Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Главная > Конспект >Строительство

Сохрани ссылку на реферат в одной из сетей:
Страницы: следующая →

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 21 Смотреть все

Вступ

Метою вивчення дисципліни є формування у майбутніх фахівців умінь і знань з сучасних методів проектування, будівництва та експлуатації систем во­допостачання і водовідведення населених міст, житлових і промислових

об'єктів.

Предметом вивчення дисципліни є системи й схеми водопостачання і водовідведення населених міст і промпідприємств, методи й споруди поліпшення якості, подачі й розподілу питної води, методи й споруди для транспортування та очищення стічних вод і осадів, основи проектування та експлуатації внутрі­шніх і зовнішніх систем водопостачання і водовідведення.

Основними завданнями, що мають бути вирішені в процесі вивчення ди­сципліни, є теоретична і практична підготовка студентів з таких питань:

  • основні положення та вимоги державних стандартів до систем водопо­стачання і водовідведення;

  • класифікації та основні характеристики систем і схем водопостачання і водовідведення населених пунктів, житлових і промислових об'єктів;

  • принципи вибору системи й схеми водопостачання і водовідведення об'єкта;

  • основні принципи санітарно-технічного обладнання будинків та споруд;

  • визначення розрахункових параметрів систем забору, подачі й приготу­вання води різної якості для потреб водопостачання;

  • визначення розрахункових параметрів систем відведення і очищення стічних вод від різних споживачів.

Конспект лекцій покликаний допомогти студентам у вивченні дисципліни, він містить теоретичний матеріал з усіх змістових модулів, контрольні питання і рекомендовану літературу.

При роботі з текстом слід звертати увагу на визначення, класифікації, тези, виділені курсивом і жирним шрифтом.

Уважне вивчення наведеної інформації і схем, опрацьовування контроль­них питань допоможуть студентам успішно справлятися з завданнями поточно­го і підсумкового контролю.

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Жодна сфера людської діяльності не обходиться без використання води, адже вона - це саме життя. Для організму вода є «будівельним» матеріалом, пі­дтримуючи його життєві функції. Людина використовує воду для пиття і при­готування їжі, задоволення різних життєвих, господарських, побутових і сані­тарно-гігієнічних, рекреаційних потреб. Тільки для життєвих потреб людині щодоби потрібно 2,5 л чистої прісної води, а з урахуванням усіх інших її запи­тів витрати води на одну людину в промислово розвинених країнах становлять 300-600 л на добу.

Задоволення попиту на воду в містах, на підприємствах і в селищах здійс­нюється шляхом влаштування централізованих систем водопостачання. Су­часний водопровід є системою складних споруд для видобування води, очищен­ня її (якщо це потрібно), зберігання необхідних запасів і транспортування до споживача. Каналізація складається з комплексу споруд для організованого від­ведення стічної рідини, очищення її і випуску в водоймище. Правильне вирі­шення питань водопостачання і каналізації можливе лише в комплексній ув'язці з питаннями енергопостачання, газопостачання, транспорту та ін.

Стан джерел водопостачання і якість питної води безпосередньо вплива­ють на здоров'я населення. Так, за даними Всесвітньої організації охорони здо­ров'я (ВООЗ), 25% населення постійно ризикує захворіти на хвороби, пов'язані із споживанням недоброякісної питної води. У країнах, що розвиваються, кож­ний третій мешканець страждає через брак питної води та необхідних санітар­них умов - основних вимог для здорового і гідного життя. У цих країнах приб­лизно 80% всіх хвороб і 1/3 смертельних випадків спричинені споживанням за­брудненої води.

Оскільки чисельність населення на Землі безперервно збільшується, то не­впинно зростають і потреби в чистій прісній воді, а отже, збільшується кіль­кість стічних вод. Останні, потрапляючи в поверхневі й підземні джерела вод (рис. 1), забруднюють їх шкідливими токсичними домішками, небезпечними для життя людини, внаслідок чого скорочуються і без того обмежені резерви прісної води.

Людині потрібна чиста високоякісна прісна вода. Тому збереження і охо­рона водних ресурсів від виснаження - одна з найважливіших проблем людст­ва, яка значно ускладнюється у зв'язку з урбанізацією людського суспільства, інтенсивним розвитком промисловості й сільського господарства, використан­ням різних хімічних препаратів у побуті й виробництві, що призводить до знач­ного забруднення води і ґрунтів. Це перешкоджає вирощуванню екологічно безпечної харчової рослинної і тваринної продукції та сировини. Наслідком мі­грації токсичних компонентів у ґрунті є негативний вплив на здоров'я людей, що свідчить про потребу охорони природних вод від забруднення. Саме тому питання охорони і раціонального використання прісної води посідає чільне міс­це у програмах економічного і соціального розвитку всіх без винятку країн сві­ту. Особливе значення це питання має для України, яка за ступенем водозабез-печення займає одне з останніх місць серед країн Європи, а за водоємністю ва­лового суспільного продукту випереджає їх.

У результаті проведення відповідних робіт із захисту водних об'єктів від забруднення і раціонального використання водних ресурсів в Україні розробле­ні й освоюються нові високоефективні технології водопостачання та водовідве­дення. Це дало змогу значно скоротити забір води з природних водних джерел, об'єм утворюваних стічних вод, підвищити якість очищуваної води й зменшити негативний вплив на навколишнє природне середовище.

Для потреб країни (промисловості, сільського господарства, енергетики, населення) потрібна велика кількість води, яка б відповідала жорстким вимогам державного стандарту і технічним умовам споживачів. Вирішення цих важли­вих господарських завдань потребує ретельного вибору джерел водопостачання і будівництва високоефективних очисних споруд, систематичного й планомір­ного здійснення комплексних заходів щодо охорони від забруднення води, ґру­нтів і повітря, очищення річок та річкових басейнів.

Постанови і закони, прийняті Верховною Радою і урядом України, зокрема Загальнодержавна програма «Питна вода України» на 2006-2020 рр, спрямовані на раціональне використання, економну витрату води й запобігання виснажен­ню водних резервів. При цьому наголошується на необхідності прискорення темпів будівництва водоохоронних об'єктів, збільшення потужності систем оборотного і повторного використання вод, розроблення і впровадження на пі­дприємствах безстічних систем водокористування, поліпшення якості питної води. Великого значення надається охороні водних джерел від забруднення і виснаження та створенню автоматизованих систем управління водогосподарсь­кими комплексами.

На якість питної води централізованого постачання негативно впливає не­задовільний технічний стан водопровідних мереж і споруд, несвоєчасне прове­дення їх капітальних, поточних та планово-профілактичних ремонтів, велика кількість аварій і затягування строків їх ліквідації. Зношеність технологічного обладнання становить в середньому 65-70%, понад 33% мереж знаходяться в аварійному стані і потребують негайної заміни. Крім того, незадовільний стан водопровідно-каналізаційних мереж призводить до повторного забруднення питної води.

Вирішення проблеми забезпечення населення питною водою гарантованої якості можливе лише шляхом впровадження сучасних технологій, споруд, реа­гентів, матеріалів та обладнання, а також відновленням систем розподілу пит­ної води.

Підсистема очистки природної води

Підсистема подачі й очистки води

Підсистема забору води

Прямая соединительная линия 19 Прямая со стрелкой 20 Прямая со стрелкой 21 Прямая со стрелкой 22 Прямая соединительная линия 23 Прямая со стрелкой 24 Полилиния 37

Вода із джерела надходить у водоприймачі, які також затримують на гратах та сітках великі забруднення.

Далі насосні станції подають воду на очищення.

У змішувачах до води додають хімічні речовини для знезараження та освітлення води.

У відстійниках відбувається освітлення води (крупні домішки випадають в осад), а на фільтрах видаляються дрібні забруднення, які залишилися після відстійників. Очищена вода після знезараження накопичується у резервуарах чистої води.

Насосні станції подають очищену воду до споживачів спочатку

магістральними водоводами, а потім розподільною мережею.


Споживачі

води

(населення, установи, підприємства,

комунальні потреби та ін.)


Овал 18

СИСТЕМА
ВОДОПОСТАЧАННЯ


Підсистема скидання очищених стічних вод

Підсистема очистки

стічних вод

Підсистема збору та відведення стічних вод


Стічні води збираються у місті утворення, системою підземних трубопроводів та каналів самопливом транспортуються територією міста, а далі насосами подаються на очищення.

Прямая со стрелкой 35 Прямая со стрелкой 36

На гратах із води видаляється сміття, в піскоуловлювачах - пісок, у первинних відстійниках - нерозчинені забруднення

Біологічне очищення здійснюється за допомогою мікроорганізмів і повітря Закінчується очищення у вторинних відстійниках.


Очищена та знезаражена вода спеціальним каналом (випуском) повертається до джерела водопостачання.


СИСТЕМА ВОДОВІДВЕДЕННЯ


Рис. 1. Склад і функції системи водопостачання та водовідведення

1. ДЖЕРЕЛА, СИСТЕМИ І СХЕМИ ВОДОПОСТАЧАННЯ. СПОРУДИ І МЕРЕЖІ ВОДОПОСТАЧАННЯ.

ТЕМА 1. Системи і схеми водопостачання

  1. Призначення окремих водопровідних споруд.

  2. Класифікація систем водопостачання.

  3. Основні категорії водоспоживачів. Режими водоспоживання.

  4. Норми водоспоживання.

  5. Необхідні напори в мережі.

1. Призначення окремих водопровідних споруд

Водопостачання - це забезпечення водою різних водоспоживачів (населе­них пунктів, виробничих підприємств та інших об'єктів) для задоволення гос­подарсько-питних, технологічних і протипожежних потреб. Комплекс інженер­них споруд, що виконують завдання водопостачання, називають системою во­допостачання або водопроводом.

Централізована система водопостачання населеного пункту або промисло­вого підприємства повинна забезпечувати прийом води з джерела в необхідній кількості, її очищення, якщо це необхідно (тобто доведення її якості до потріб­ного рівня показників), передачу до обслуговуваного об'єкта і подачу спожива­чу під необхідним напором (тиском). З цією метою в систему водопостачання включені такі елементи (рис 1.1):

водопостачання

Рис. 1.1 - Принципова схема водопостачання

водоприймальні споруди (водозабірні споруди, водозабори), призначені для прийому води з вибраних для даного об'єкта природних вододжерел;

насосні станції (водопідіймальні споруди), що створюють тиск для пере­дачі води на очисні споруди, до акумулюючих ємкостей або до споживачів; на­сосні станції (НС) 1 підйому призначені для передачі води від водозабору (джерела) на очисні споруди; НС 2 підйому призначені для передачі очищеної води з резервуару чистої води (РЧВ) в магістральні водоводи і далі в розподі­льну мережу; наступні НС влаштовують при необхідності для створення необ­хідного тиску в трубопроводах;

споруди для очищення води, призначені для поліпшення властивостей води і доведення її якісних показників до вимог споживачів;

резервуари і водонапірні башти, які є запасними і регулюючими ємкос­тями;

водоводи і водорозподільні мережі, призначені для передачі води до місць її розподілу і споживання; магістральні водоводи транспортують основ­ну кількість води від очисних споруд до об'єкта водопостачання; водорозподі­льні мережі подають воду безпосередньо споживачам на території обслугову­ваного об'єкта.

Взаємне розташування споруд системи водопостачання і їх склад можуть бути різними залежно від призначення, місцевих природних умов, вимог водо­споживання або виходячи з економічних міркувань. Так, НС 1 підйому може бути поєднана з водоприймальною спорудою або об'єднана в одній будівлі з НС 2 підйому, але частіше вони розташовуються окремо. НС 2 підйому може бути з'єднана в одному блоці з водоочисними спорудами і РЧВ або розміщена в окремій будівлі. Комплекс водоочисних споруд, РЧВ і НС 2 підйому можуть бути розташовані в безпосередній близькості від вододжерела або, навпаки, віддалені від нього і наближені до споживача.

Щоб правильно вибрати схему і джерело водопостачання, треба мати в своєму розпорядженні дані про водоспоживання, знати вимоги, що ставляться до якості води, мати відомості про тиск, під яким вона повинна подаватися споживачеві, про наявні природні вододжерела в районі проектування. Значний вплив на схему водопостачання має вибране вододжерело; його вид (поверхне­вий - відкриті водоймища, тобто річки, водосховища, озера, моря, або підзем­ний - грунтові й артезіанські води, джерела), потужність, якість води, відстань, на яку воно віддалене від водоспоживача, і т.п.

У ряді випадків при використанні підземних (артезіанських) вод потреба в поліпшенні їх якості відпадає, що спрощує систему водопостачання, оскільки стає можливим відмовитися не тільки від очисних споруд, але і від РЧВ і НС 2 підйому. У загальному випадку необхідність очищення води і визначення його технологічної схеми встановлюють шляхом порівняння даних якості води виб­раного джерела з вимогами споживачів.

На рис. 1.2 показані можливі схеми водопостачання з різних джерел.

2. Класифікація систем водопостачання.

Все різноманіття систем водопостачання, що зустрічаються на практиці, можна класифікувати за наступними ознаками:

• за територіальним охопленням споживачів - локальні (місцеві); центра­лізовані; групові або районні;

• за призначенням (видом обслуговуваних об'єктів) - комунальні (для міст і селищ); залізничні; сільськогосподарські (для тваринницьких ферм, пасовищ і т.п.); виробничі, які, в свою чергу, підрозділяються за галузями промисловості (водопроводи хімічних комбінатів, теплових електростанцій, металургійних заводів і т.п.) і за кратністю використання води (прямотечійна, з повторним ви­користанням води, оборотна); комбіновані;

• за видом використовуваного природного джерела - поверхневі, підземні й змішаного живлення;

• за якістю води - господарсько-питні; технічні; протипожежні; спеціальні; об'єднані;

• за вертикальним розташуванням - однозонні й зонні;

Рис 1.2 - Схеми водопостачання з підземного (а, б, в) і поверхневого (г) джерел: а - схема з контррезервуаром; б - безбаштова схема; в - схема самотічного водопро­воду з використанням каптажу; г - схема з прийманням води з річки; 1 - вододжерело; 2 - водозабірна споруда; 3 - НС 1 підйому; 4 - РЧВ; 5 - НС 2 під­йоми; 6 - напірні водоводи; 7 - розподільна мережа; 8 - водоспоживач; 9 - водонапі­рна башта; 10 - водоповітряний котел; 11 - самотічний водовід; 12 - напірний резер­вуар; 13 - водоочисні споруди

• за способами подачі води - самопливні (гравітаційні); з механічною пода­чею (перекачування води насосами); комбіновані;

• залежно від якості вихідної води і вимог водоспоживачів - з влаштуван­ням споруд з поліпшення якості води і без них;

• за тривалістю роботи - що постійно діють, тимчасово діють, сезонно діють;

• за ступенем надійності - 1, 2 і 3 категорії залежно від допустимої трива­лості перерви і зниження подачі води.

3. Основні категорії водоспоживачів. Режими водоспоживання. Основними категоріями водоспоживання є наступні:

  • господарсько-питні потреби населення (тобто всі види водокористу­вання, обумовлені побутом людей: пиття, приготування їжі, особиста гігієна і гігієна житла, прання і т.п.). Сюди ж відносяться такі витрати води, як поливан­ня проїзної частини вулиць і тротуарів, зелених насаджень, обводнення міських водоймищ і обмін води в басейнах і т.п. (комунальні потреби населених пунк­тів). Ця категорія водокористувачів ставить до води вимоги, що регламенту­ються ГОСТ 2874-82 «Вода питна» і Державними санітарними правилами і но­рмами (Держ Сан П і Н) (тобто це перш за все вимоги санітарно-гігієнічного по­рядку). Разом з тим, в певних районах можливо використання води з підвище­ною мінералізацією для поливання вулиць, заповнення ванн плавальних басей­нів, обводнення міських водоймищ; можливе також використання доочищених стічних вод для поливання зелених насаджень, вулиць та інших цілей;

  • технологічні потреби різних промислових підприємств - використання води як для промивки і охолоджування сировини і продукції, так і для обслуго­вування устаткування. Кількісні і якісні вимоги до води цієї категорії спожива­чів визначаються технологією виробництва. Так, до води, яку використовують в хімічній, текстильній промисловості, ставлять вимоги низької жорсткості і майже повної відсутності заліза і марганцю, а іноді й повної деіонізації і т.п. До води, використовуваної для охолодження різних виробничих апаратів, ставлять вимоги з температури, відсутності грубих завислих частинок, стабільності, мі­німальності вмісту біозабруднень. Для паросилового господарства потрібна ве­личезна кількість води, яка не повинна містити домішок, що викликають відк­ладення накипу, спінювання котельної води, винесення солей з парою і корозію металу;

  • потреби пожежогасіння - придатна вода практично будь-якої якості. У більшості випадків подача води для потреб пожежогасіння в містах покладаєть­ся на ті ж системи міського водопостачання, які здійснюють подачу води для звичайних господарсько-питних потреб. В окремих випадках влаштовують та­кож спеціальні протипожежні водопроводи. Витрату води на пожежогасіння приймають за розрахунком залежно від чисельності населення, поверховості будівель (для населеного пункту); ступеня вогнестійкості будівель, розмірів промислових будівель, характеру виробництва, тобто категорії з пожежної не­безпеки (для виробничих підприємств), а також наявності сучасних засобів по­жежогасіння;

  • потреби сільського господарства. Передбачається використання для го­сподарсько-питних цілей, комунальних потреб (котельні, пральні, їдальні та ін.), виробничих цілей (майстерні з ремонту сільськогосподарської техніки, те­пличні господарства і т. п.), водопою худоби.

Наведений перелік основних категорій водоспоживання дає уявлення про різноманітність використання води для потреб народного господарства і про велику відмінність вимог за її якістю.

При проектуванні водопроводів необхідно вирішувати питання про доці­льність влаштування єдиної або роздільної системи водопостачання. Звичайно в містах передбачають єдиний господарсько-протипожежний водопровід. Він по­дає воду для господарсько-питних потреб промислових підприємств, розташо­ваних в місті, іноді для технічних потреб тих підприємств, де потрібна вода пи­тної якості. Для окремих крупних промислових підприємств міста або для гру­пи виробництв одного району, які можуть використовувати неочищену воду, доцільно влаштовувати самостійні виробничі водопроводи.

Крім того, в містах звичайно є ряд підприємств, кожне з яких споживає ві­дносно невелику кількість неочищеної води. Враховуючи їх розкиданість за те­риторією міста, іноді виявляється економічно доцільним забезпечувати ці підп­риємства очищеною водою від мережі міського водопроводу, а не влаштовува­ти для них самостійні виробничі водопроводи.

Можливість об'єднання протипожежного водопроводу з господарсько-питним або виробничим водопроводом вирішують на основі техніко-економічних розрахунків. Найчастіше, як протипожежний, використовують го­сподарсько-питний водопровід, що має велику розгалуженість на території під­приємства. Іноді для цих цілей служить система виробничого водопроводу, а на підприємствах з підвищеною небезпекою влаштовують окремі протипожежні водопроводи.

Основним чинником, що визначає режим роботи всіх елементів систе­ми водопостачання, є режим витрачання води споживачами, для яких ця сис­тема призначена. Для ряду водоспоживачів вирішення цього завдання не має утруднень. Наприклад, при проектуванні водопроводів промислових підпри­ємств режим витрати води на виробничі потреби задається відповідно до тех­нології підприємства графіком водоспоживання. Складніше встановити режим водоспоживання населених пунктів, який диктується цілим рядом чинників по­бутового характеру, пов'язаних з умовами життя і трудовою діяльністю людей. Тому при проектуванні водопроводів задаються вірогідним графіком витра­чання води протягом розрахункової доби найбільшого водоспоживання (рис. 1.3).

% доб. витр.

7

6

5

4

3

2

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

год. доби

Рис. 1.3 Графік добового водоспоживання

З графіка видно, що вода протягом доби споживається нерівномірно. Ступінь нерівно­мірності водоспоживання хара­ктеризується відношенням мак­симальної годинної витрати до середньогодинної витрати, на­званим коефіцієнтом годинної нерівномірності. Відношення максимальної добової витрати до середньодобової називають коефіцієнтом до­бової нерівномірності.

Витрата води протягом кожної години також коливається. Проте при прое­ктуванні водопроводу допускають, що витрата води протягом однієї години за­лишається постійною. Тоді розрахункова секундна витрата під час максималь­ного водоспоживання дорівнюватиме

qmaxсек = qmaxгод 3600, л/с. (1.1)

Коливання витрати води протягом доби на виробничі потреби промисло­вості обумовлені особливостями технологічного процесу і способами спожи­вання води й залежать від тривалості роботи підприємства протягом доби. Про­те більшість промислових підприємств мають свої регулюючі ємкості, тому ві­дбирання води для них з міського водопроводу можна вважати рівномірним протягом доби.

Отже при розрахунку міського водопроводу повинен бути складений зага­льний графік водоспоживання на господарсько-питні потреби населення і спо­живання води з мережі міського водопроводу промисловими підприємствами, а також на поливання вулиць і зелених насаджень.

4. Норми водоспоживання

При проектуванні систем водопостачання визначення необхідної спожива­чу кількості води є найважливішим завданням. Загальна витрата на потреби населення в якому-небудь населеному пункті пропорційна числу жителів. Отже для його визначення необхідно знати витрату води одним жителем на його гос­подарсько-побутові потреби - питому норму водоспоживання. Ця величина складається з витрат води для різних цілей і залежить від ступеня санітарно-технічного обладнання місць проживання, благоустрою міста, кліматичних умов і т.п. Чим вищий ступінь санітарно-технічного обладнання, тим більше буде споживання води; в жаркому кліматі водоспоживання буде більше, ніж в помірному або холодному і т.п.

Аналіз досвіду експлуатації існуючих комунальних водопроводів дає мож­ливість визначити фактичну витрату води на одного жителя при різному ступе­ні санітарно-технічного обладнання житлових будинків у різних кліматичних умовах. У нашій країні діють норми господарсько-питного водоспоживання, наведені в СНиП [15]. У ці норми входять витрати води на всі господарсько-питні потреби людей, що витрачаються як в житлових будинках, так і в громад­ських будівлях (їдальнях, лазнях, пральнях, кіно, клубах і т.п.).

Витрата господарсько-питної води не є постійною і міняється за сезонами року. Тому при проектуванні системи водопостачання необхідно, крім серед­ньої добової витрати споживаної води знати вірогідну максимальну добову ви­трату, яку визначають за допомогою коефіцієнта добової нерівномірності.

Для визначення сумарної витрати води на господарсько-питні потреби не­обхідно також враховувати витрату води на господарсько-питні потреби робіт­ників під час перебування їх на виробництві.

Кількість води питної якості, яку забирають з міського водопроводу для поливу зелених насаджень, миття і поливу вулиць і площ, визначають у кожно­му випадку конкретно залежно від місцевих умов, установлюють органами міс­цевої влади. 20% забраної води витрачається на ручний полив, 80%, що зали­шилися, - на механізований. Питома витрата води на поливання (л/м2 території) наведена в табл. 3 [15]. За відсутністю даних про площі за видами благоустрою (зелені насадження, проїзди і т.д.) питоме середньодобове за поливальний сезон споживання води на поливання з розрахунку на одного жителя приймають 30-

90 л/доб. залежно від кліматичних умов, потужності джерела водопостачання, ступеня благоустрою населених пунктів та інших місцевих умов.

Вода на виробничі потреби може забиратися з міського водопроводу (пит­на вода), з поверхневих або підземних джерел (технічна вода). Для підпри­ємств, що вимагають великої кількості води, влаштовують власні водопроводи. Режим споживання води промисловим підприємством визначається технологі­єю виробництва і обов'язково узгоджується з органами місцевої влади або вод­ною інспекцією. У випадку, якщо є обмеження на відбір води з водопровідної мережі під час максимального водоспоживання, на території промплощадки влаштовується водопровідний вузол, який включає РЧВ і НС, а іноді й дезінфікуючу установку. При великих витратах води і значних коефіцієнтах нерівно­мірності на підприємствах влаштовують акумулюючі ємкості, які заповнюють­ся в години мінімального водоспоживання населеним пунктом. На введенні в промислове підприємство обов'язково встановлюють лічильник витрати води.

Нормування витрати води для пожежогасіння значно відрізняється. Поже­жогасіння здійснюють струменем води, що подається пожежними кранами, які розміщуються на зовнішній водорозподільній мережі, а для внутрішнього по­жежогасіння використовують пожежні крани, що встановлюються на мережі внутрішнього водопроводу. Розрахункова витрата води на гасіння однієї поже­жі, а також число можливих одночасних пожеж на території населеного пункту або промислового підприємства встановлюють залежно від розмірів населених місць, розрахункового числа жителів, вогнестійкості споруд, щільності й харак­теру забудови [15].

5. Необхідні напори в мережі

Водопровідна мережа повинна забезпечувати подачу води до всіх точок її споживання не тільки в заданій кількості, але і з необхідним вільним напором, вимірюваним висотою стовпа води над поверхнею землі. Величину необхідного напору можна обчислити за формулою

Нвільн = Нгеом + Σh + hвил , м (1.2)

де Нгеом - геометрична висота розташування найвищого (розрахункового) во­дорозбірного приладу над поверхнею землі біля точки підключення будинково­го введення, м;

Σh - сума втрат напору на шляху руху води від точки підключення будин­кового введення до розрахункового водорозбірного приладу, м;

hвил - напір, необхідний для виливання розрахункової витрати води, м;

приймають залежно від типу санітарного приладу.

У практиці водопостачання при проектуванні зовнішніх водопровідних мереж для спрощення розрахунків величину потрібного вільного напору Н визначають залежно від поверховості будівель: при одноповерховій забудові Н складає не менше 10 м, а при більшій поверховості на кожен поверх додають по 4 м. Отже

Нвільн = 4 • (n – 1) +10, м, (1.3)

де n - кількість поверхів.

Гідростатичний напір у мережі господарсько-питного водопроводу біля споживача повинен бути не більше 60 м. Якщо ця вимога для окремих будівель або районів не виконується, то можна встановлювати регулювальники тиску або застосовувати зонування системи водопроводу.

Контрольні запитання:

  1. Що називається водопостачанням? Які споруди входять до складу водоп­роводу?

  2. Які завдання повинна виконувати система водопостачання?

  3. Яке призначення водозабірних споруд?

  4. Яке призначення водопідіймальних споруд?

  5. Яке призначення насосних станцій 1-го і 2-го підйому?

  6. Яке призначення очисних комплексів систем водопостачання?

  7. Яке призначення магістральних водоводів?

  8. Яке призначення розподільних мереж?

9. Які бувають регулюючі й запасні ємкості?
10.Як класифікують системи водопостачання?

11.Поясніть загальну схему водопостачання населеного пункту.

  1. Як класифікують споживачів води?

  2. Які вимоги ставлять різні категорії споживачів до використовуваної во­ди?

14.Від яких параметрів залежить норма господарсько-питного водоспожи­вання?

15. Як (за яким документом) визначити норму господарсько-питного водос­поживання?

16.Як визначають норму технологічного водоспоживання?

17.Як визначають норму водоспоживання для протипожежних цілей?

  1. Який режим водоспоживання води населеним пунктом протягом доби?

  2. Від яких параметрів залежить необхідний напір у мережі? 20.Як розрахувати вільний напір для житлової будівлі?

21. Який максимальний гідростатичний напір в мережі господарсько-питного водопроводу біля споживача?

ТЕМА 2. Приймання води з природних джерел

  1. Джерела водопостачання та їх характеристика.

  2. Споруди для приймання води з природних джерел.

  3. Зони санітарної охорони.

1. Джерела водопостачання та їх характеристика.

Вибір вододжерела є найважливішим завданням при проектуванні системи водопостачання, оскільки він визначає характер самої системи, технологічну схему і склад водопровідних споруд, а отже будівельну і експлуатаційну вар­тість водопровідного комплексу.

До джерел водопостачання ставлять наступні вимоги:

  1. забезпечення безперебійного отримання необхідної кількості води з урахуванням перспективи зростання водоспоживання;

  2. можливість подачі води об'єкту з найменшою витратою засобів на її транспортування;

  3. якість води в джерелі повинна найбільшою мірою відповідати вимогам споживачів або необхідну якість можливо отримати шляхом простого і дешево­го очищення;

  4. достатня потужність для того, щоб отримання з них води не впливало на існуючу екологічну систему.

Використовувані для цілей водопостачання природні джерела можна під­розділити на дві групи: поверхневі джерела - річки, водосховища і озера; пі­дземні джерела - ґрунтові й артезіанські води і джерела (ключі). Основними чинниками, що впливають на вибір вододжерела, є:

  • віддаленість від водозабезпечуваного об'єкта;

  • санітарна і гідрологічна характеристика вододжерела (необхідність регу­лювання річкового стоку і умови його здійснення, якість і кількість води у ви­бираних джерелах);

  • висота підйому води від джерела до об'єкта водопостачання.

В існуючій практиці з поверхневих вододжерел найчастіше використовують річки. Як правило, середні й великі річки за своїм дебітом задовольняють потреби у воді звичайних об'єктів водопостачання, інакше проводять зарегулювання їх стоку.

Характерними особливостями якості річкової води є її велика каламут­ність (особливо весною і восени), високий вміст органічних речовин, рослин, часто значна кольоровість води. Річкова вода звичайно має відносно малий солевміст і, як правило, невелику жорсткість. Вода водосховищ і озер характери­зується малим вмістом завислих речовин, значною кольоровістю, великою окислюваністю, наявністю планктону в літній час.

Річкам властиві сезонні коливання їх витрати і якості води. Тому при ви­борі річки як вододжерела слід перевіряти можливість отримання необхідних кількостей води в період найменшого її дебіту з урахуванням зміни контурів її русла. При цьому слід пам'ятати, що в періоди паводків річкова вода характери­зується високою кольоровістю і низькою лужністю, великою кількістю завис­лих речовин, значною бактерійною забрудненістю, що ускладнює її кондиціо-нування.

Як правило, річкові води відрізняються малим вмістом мінеральних солей, невеликою жорсткістю і при цьому відносно великою каламутністю, високим вмістом органічних речовин, бактерій, часто значною кольоровістю.

Вода озер звичайно має малий вміст завислих речовин. Ступінь мінералі­зації озерної води різний.

Поверхневі джерела характеризуються значними, іноді дуже різкими коли­ваннями якості води і кількості забруднень в окремі періоди року. Якість води озер і річок великою мірою залежить від забруднення їх поверхневими стоками і стічними водами міст і промислових підприємств.

Основним чинником, що впливає на вибір місця водозабірної споруди для господарсько-питних цілей, є санітарний стан місцевості, зокрема можливість організації зони санітарної охорони. Тому при виборі джерелом водопостачан­ня річки водозабірні споруди слід розташовувати за течією річки обов'язко­во вище населених пунктів і промислових об'єктів, які можуть забруднюва­ти їх. Враховуючи це, іноді доводиться водозабірні споруди відносити на значні відстані від населеного пункту.

Особливу трудність становить використання для цілей централізованого водопостачання гірських річок, що відрізняються не тільки різкими коливання­ми дебіту, але і якістю води. Води озер і водосховищ характеризуються вели­кою різноманітністю за ступенем мінералізації, високою прозорістю, кольоро­вістю і наявністю солей заліза в періоди паводків, високою окислюваністю, на­явністю планктону в теплу пору року, низькою мінералізацією, невеликим луж­ним резервом і малою жорсткістю. Ці особливості якості води водосховищ і озер викликають відомі труднощі при вирішенні завдання поліпшення її якості. Походження, умови залягання і формування підземних вод.

Підземні води утворю­ються внаслідок проникнення углиб землі атмосферних опадів і поверхневих вод, а також конденсації водяної пари з атмосфери.

Вони зна­ходяться в порожнечах усе­редині гірських порід. Поро­жнечі можуть мати форму пір (у пісках, супісках, суглин­ках, глинах) або тріщин і на­віть цілих печер (у вапняках, пісковиках та в інших гірсь­ких породах). Підземні води, заповнюючи всі пори тих або інших порід, утворюють так звані водоносні пласти. У тріщинах і печерах вони про­тікають у вигляді підземних потоків. Водоносний пласт підстилає водотривкий пласт, називаний іноді водотривким ложем, або просто водоупором. Пласти породи, що перекривають водоносний пласт, називаються його покрівлею.

Безнапірні підземні води насичують водоносний пласт не на всю його то­вщину, а мають вільну поверхню, названу дзеркалом ґрунтових вод. Рівень води в колодязях, опущених в такий пласт, встановлюється на тій же відмітці, на якій вода була зустрінута при розкритті пласта. Тиск над вільною поверхнею ґрунтових вод, тобто на їх дзеркалі, рівний атмосферному.

Потужність водоносного пласта визначається шаром водомісткої поро­ди від водоупору до дзеркала ґрунтових вод.

Підземні води, які насичують повністю водоносний пласт, покриті зверху водонепроникними ґрунтами і мають п'єзометричний тиск, називаються напір­ними або міжпластовими. Напірні води характеризуються підйомом рівня во­ди в колодязях вище за відмітку, на якій вода відзначена при влаштуванні коло­дязя. Тиск під покрівлею напірного пласта більший за атмосферний.

У місцях виходу водоносних пластів на поверхню землі утворюються джерела або ключ.

У верхніх шарах ґрунту іноді зустрічаються води, звичайно називані вер­ховодкою, які характеризуються непостійністю і невизначеністю залягання.

Підземні води, як правило, прозорі й безбарвні, але часто сильно мінералі­зовані, мають підвищену жорсткість, значний вміст фтору, заліза і т.п. Артезі­анські води, перекриті зверху водонепроникними породами, захищені від над­ходження проникаючих з поверхні землі забруднених стоків і тому мають ви­сокі санітарні якості. Такі ж якості мають і джерельні води. Разом з тим підзем­ні води часто сильно мінералізовані, тобто містять велику кількість розчинених солей.

2. Споруди для приймання води з природних джерел.

Водозабірні споруди з підземних джерел.

Вживані в практиці водопостачання типи споруд для отримання підземних вод можна підрозділити на такі типи:

  • трубчасті колодязі;

  • шахтні колодязі;

  • горизонтальні водозбори;

  • променеві водозбори;

  • споруди для каптажа джерел.

Використовуваний тип водозабірних споруд залежить від глибини заля­гання і потужності водоносного пласта, умов залягання (характеру ґрунтів, ная­вності, тиску в пласті і т.п.).

Трубчасті колодязі споруджують шляхом буріння в землі вертикальних циліндрових каналів - свердловин. У більшості порід стінки свердловин укріп­люють обсадними трубами (сталевими, азбестоцементними, поліетиленовими),

що створюють трубчастий колодязь. У межах водоносного горизонту для можливості при­йому води з ґрунту колодязь виконують з перфорованих труб, обладнаних спеціальним фільтром.

Трубчасті колодязі застосовують при глибокому заляганні водоносних пластів і їх значній потужності. Характерною особливіс­тю трубчастих колодязів є малий діаметр і ві­дносно велика довжина водозабірної частини колодязя. Трубчасті колодязі використовують для отримання підземних вод як безнапірних, так і напірних. Колодязь може бути доведений до підстилаючого водотривкого пласта - досконалий колодязь або закінчуватися в товщі найводоноснішого пла­ста - недосконалий колодязь. Для водопостачання крупних об'єктів споруджу­ють декілька трубчастих колодязів, що об'єднуються в загальну систему водоз­бірних споруд.

У трубчастому колодязі розрізняють такі елементи (рис.2.3):

- водоприймальну частину (фільтр), яка служить для прийому води з водо­носного горизонту;

- стовбур (або водопідіймальна частина), тобто глуху частину свердлови­ни, по якій підіймається вода;

- гирло, вихідна частина колодязя, відповідним чином обладнана; вона роз­ташовується в колодязі або спеціальному павільйоні.

Рис. 2.3 - Елементи трубча- Рис. 2.4 - Схема трубчастого

стого колодязя: колодязя під час (а) і після (б)

1 - фільтр; 2 - стовбур; буріння

3 - гирло

При значній глибині залягання водоносних порід досягти їх однією обсадною трубою не вдається, зважаючи на значне зростання опору при зануренні обсадних труб. Тоді послідовно використовують обсадні труби діаметра, що поступово зменшується. У цих умовах колодязь набуває телескопічного вигля­ду (рис. 2.4). Верхня частина колони обсадних труб повинна виступати над під­логою павільйону або заглибленої камери, де розташовується гирло свердлови­ни, не менше ніж на 0,5 м. При цьому габарити павільйону в плані при висоті не менше 2,5 м повинні бути достатніми для розміщення електрообладнання і контрольно-вимірювальних приладів. Оголовок свердловини повинен мати герме­тизацію, що виключає проникнення в міжтрубний простір забруднень.

Рівень води в колодязі за відсутністю з нього водовідбору називається статичним. Для безнапірних підземних вод він відповідає рівню води у водо­носному пласті. Для напірних підземних вод статичний рівень в колодязі вище за рівень води водоносного горизонту в даному місці, оскільки вода знаходить­ся у водоносному горизонті під тиском. При постійному відбиранні води з ко­лодязя статичний рівень в ньому починає знижуватися і через деякий час вста­новлюється на певному горизонті, називаному динамічним. Чим інтенсивніше водовідбір, тим нижче встановлюється динамічний рівень. Після припинення відкачування вода в колодязі знову піднімається до статичного рівня.

Шахтні колодязі викону­ють з бетону, залізобетону, цегли, буту і дерева. Вони застосовуються для прийому безнапірних вод, при відносно невеликій глибині їх залягання (приблизно до 40 м). Найчастіше шахтні колодязі не доводяться до водоупору (колодязі недосконалого ти­пу). Тоді вони приймають воду в основно­му через днище і частково через отвори в стінках. Шахтні колодязі мають значну площу поперечного перетину і малу дов­жину вертикальної частини. На дні шахт­них колодязів для запобігання попаданню в них частинок ґрунту укладають піщано-гравійний фільтр. У крупних системах во­допостачання для прийому необхідних кі­лькостей води звичайно влаштовують не один, а декілька шахтних колодязів.

Горизонтальні водозбори (рис. 2.6) споруджують при невеликій глибині залягання водоносного пласта (до 5-7 м) і малій його потужності. Вони є дре­нажними трубами або галереями, що укладаються в межах водоносного пласта,

перпендикулярно до на­пряму ґрунтового потоку. Навколо дренажних труб або галерей укладають гравієві фільтри. Вода, що поступає з ґрунту в дре­нажні труби або галереї, відводиться по них в збір­ний колодязь (резервуар), звідки відкачується насо­сами. На водозбірних ліні­ях через кожні 25 м вста­новлюють оглядові коло­дязі.

Променевий водозабір (рис. 2.7) є водоп­риймальною спорудою з горизонтальними трубча­стими дренами, розташованими в межах водонос­них порід і радіально приєднаними до збірного шахтного колодязя. Дрени можуть розташовувати­ся як уздовж берега річки (у водонасичених ґрунтах), так і під самим її руслом. Променеві дрени виконують з перфорованих сталевих труб і встано­влюють способом продавлювання з шахтного ко­лодязя.

Ключі (джерела) підрозділяють на дві групи: висхідні й низхідні. Висхідні ключі утворюються при проникненні в поверхневі шари ґрунту розта­шованих нижче напірних вод в результаті пору­шення міцності перекриваючих їх водонепроник­них порід. Низхідні ключі утворюються в резуль­таті виклинювання на поверхню землі безнапірних водоносних пластів, що покояться на водонепро­никних породах. Споруди для прийому джерель­них вод одержали назву каптажних споруд, а процес збору джерельної води - каптажу джерел (ключів).

Для каптажу висхідних ключів (рис. 2.8, а) водоприймальні споруди виконують у вигляді ре­зервуара або шахти, які споруджують над місцем найбільш інтенсивного виходу джерельної води. У тому випадку, коли корінні породи, через які поступає джерельна вода, покриті невеликим шаром наносного ґрунту, його видаляють. Коли корінні породи представлені щільними тріщинуватими утвореннями, їх поверхня повинна бути розчищена і, якщо спостерігається винесення частинок піску, перекрита шаром гравію. Якщо вода виходить з піщано-гравелистих порід, для каптажної спору­ди обов'язковим є влаштування зворотного гравієвого фільтру.

Каптаж низхідних ключів (рис. 2.8, б) здійснюють шляхом влаштування водоприймальних камер, що розташовуються в місці найбільш інтенсивного виходу джерельної води. Іноді для повнішого захоплення води влаштовують споруди у вигляді перемичок, підпірних стінок і т.п. перпендикулярно до осно­вного напряму руху води для її перехоплення і передачі до приймальної каме­ри. Іноді уздовж цих перемичок укладають горизонтальні водозбірні труби або галереї, які збирають воду і тим полегшують її передачу до приймальної камери.

Водозабірні споруди з поверхневих джерел

Вибір типу водоприймача з поверхневих джерел проводять, керуючись то­пографією берега і дна вододжерела в місці водозабору, характером ґрунтів, що складають берег, амплітудою коливань рівня води, льодовими умовами та ін.

Рис. 2.8 - Схема каптажних споруд: а - висхідних ключів; б - низхідних ключів

При крутих берегах і наявності біля берега глибин, достатніх для нормаль­них умов приймання води, слід застосовувати берегові водозабори. Для водоза­борів середньої продуктивності при малій висоті всмоктування насосів допус­кається поєднання берегового колодязя і насосної станції 1 підйому. Для водо­заборів малої продуктивності за наявністю біля берега достатніх для нормаль­ного прийому води глибин можна застосовувати водоприймачі роздільного ти­пу. Суміщені водозабори завдяки своїй економічності, компактності й надійно­сті мають значно більше розповсюдження, ніж роздільні.

Береговий водозабір суміщеного типу являє собою залізобетон­ний колодязь, передня стінка якого винесена в русло річки. Вода поступає у во­доприймач через вхідні вікна, обладнані гратами, що розташовані в передній стінці і запобігають попаданню всередину водоприймача риби і крупних пла­ваючих предметів. Вода, протікаючи від приймальних вікон до всмоктуючих труб насосів, проходить через сітки, встановлені в перегородці, що розділяє весь водоприймач на два відділення: водоприймальне і всмоктуюче. Вказане механічне очищення води полегшує роботу водоочисних споруд, оберігає від

засмічення труби і насоси, а в системах виробничого во­допостачання іноді дає мож­ливість використовувати во­ду без додаткового очищен­ня. Вода, що пройшла через сітки, забирається насосами через всмоктуючі труби і подається у водоводи пер­шого підйому.

Над водоприймачем споруджують павільйон для розміщення і керування ме­ханізмом очищення сіток та проведення інших операцій, пов'язаних з експлуатацією водоприймача. Береговий колодязь поперечними перегородками розділяється на декілька паралельно працюючих секцій. Їхню кількість під час встановлення великих насосів слід приймати рівною числу насосів, що гарантує надійність і безперебійність робо­ти водозабору, дозволяє виконувати його очищення і ремонт без припинення подачі води.

За певних геологічних умов і характеру рельєфу берега водозабори малої продуктивності влаштовують з роздільною компоновкою берегового водоприй­мача, всмоктуючих труб і насосної станції. Для підвищення надій­ності насосну станцію розміщують в 20-30 м від водоприймача, при цьому від­мітка осі насосів визначається найменшим рівнем води в джерелі й висотою всмоктування насосів, що допускається. Всмоктуючі труби при глибині їхнього залягання понад 5 м розміщують у спеціальній галереї для захисту від пошко­джень і для створення необхідних зручностей під час експлуатації.

Грати, що перекривають водоприймальні вікна, найчастіше виконують у вигляді стрижнів із заліза круглого або прямокутного профілю. Грати для зруч­ності чищення роблять знімними, вони можуть бути підняті для очищення на балкон службового павільйону за допомогою лебідки. У даний час на їх місце ставлять запасні грати.

Сітки, через які поступає вода з приймального відділення у всмоктуюче, можуть бути пласкими або такими, що обертаються. Звичайно сітку виконують з двох полотен, накладених одне на друге. Сітки встановлюють в отворах ниж­ньої частини поперечної розділової стінки і періодично піднімають для прочи­щення, під час цієї операції замість піднятої сітки опускають запасну. Сітки, що обертаються, обладнані промивним пристроєм.

При відносно пологому березі й відсутності біля нього достатніх для приймання води глибин водозабори малої продуктивності слід приймати русло-

вого типу. В цьому випадку насосна станція може бути конструктивно об'єдна­на з береговим колодязем (рис. 2.11) або розташована окремо (рис. 2.12).

Рис. 2.11 - Русловий водозабір суміщеного типу: I - береговий колодязь; II - насосна станція 1-го підйому; 1 - оголовок; 2 - самопливний трубопровід; 3 - сітка; 4 - всмоктуючий трубоп­ровід; 5 - перегородка; 6 - насоси; 7 - напірний трубопровід

Рис. 2.12 - Русловий водозабір роздільного типу: I - береговий колодязь; II - насосна станція 1-го підйому; III - канал для всмок­туючого трубопроводу; 1 - оголовок; 2 - самопливний трубопровід; 3 - сітка; 4 - всмоктуючий трубоп­ровід; 5 - перегородка; 6 - насоси; 7 - напірний трубопровід

Водоприймачі руслових водозаборів розрізняють трьох видів: постійно за­топлювані; незатоплювані; водоприймачі, затоплювані високими водами. У свою чергу, затоплені водоприймачі (оголовки) підрозділяють на дві групи: одні призначені для кріплення і захисту від пошкоджень приймальних кінців самоп­ливних ліній, що забирають воду безпосередньо з вододжерела, інші утворю­ють водоприймальну камеру, до якої приєднані приймальні кінці самопливних ліній. Розміри вхідних вікон, обладнаних гратами, затоплених водоприймачів визначають за середньою швидкістю проходу води через отвори грат. Необхід­но передбачати періодичне очищення грат і самопливних ліній від закупорки сміттям і шугою шляхом їхньої промивки зворотним або прямим потоком води або передбачати механічне очищення.

Затоплені водоприймачі необхідно захищати від підмиву оточуючим пото­ком води. З цією метою передбачають спорудження відповідної основи і зміц­нення дна навколо водоприймачів.

За визначеними умовами - профіль берега, амплітуда коливань рівня води - влаштовують комбінований водозабір (рис. 2.13), де прийом води під час ви­сокого рівня проводять через вхідні вікна в передній стінці берегового колодя­зя, як і в звичайному водозаборі берегового типу.

Рис. 2.13. Схема комбінованого водозабору.

Для поліпшення умов забору води з метою забезпечення мож­ливості боротьби з донним льодом і шугою, а також для зниження кі­лькості суспензії у воді створюють штучні затоки - ковші. У ряді випадків ківш дозволяє ус­пішно долати утруднення, які ви­никають при прийманні води в умовах утворення внутрішньоводного льоду (шуга). Ковші викори­стовують і для часткового освіт­лення води, що забирається з рі­чок, які несуть велику кількість суспензії.

Води, що насичують пори між зернами ґрунту в результаті їхньої інфіль­трації з поверхневих водоймищ, займають проміжне місце між поверхневими й підземними водами. За походженням вони в основному річкові, а після інфільт­рації у грунт змішуються з грунтовими водами, набуваючи їхні властивості. Якщо русло річки складене водопроникними породами, річкова вода насичує їх, утворюючи своєрідний грунтовий потік, який повільно рухається в тому ж напрямку, що і річка. Цей потік називається підрусловими водами, для їхнього відбору застосовують водоприймачі інфільтраційного типу, в яких збирається вода, профільтрована через піщано-гравійні породи, що складають берег і дно вододжерела. Такі споруди за конструкцією і характером роботи аналогічні пі­дземним водозаборам (трубчасті й шахтні колодязі, горизонтальні і променеві водозбори).

У практиці тимчасового водопостачання і зрошення набули поширення плавучі і пересувні водозабірні споруди, суміщені з насосною станцією. Відміт­ка розташування подібних водозаборів відповідає зміні горизонту води в дже­релі, що гарантує можливість забору води за умов малої і постійної висоти всмоктування.

3. Зони санітарної охорони

Зона санітарної охорони поверхневого джерела водопостачання є тери­торію, що охоплює використовуване водоймище і частково басейн його жив­лення. На цій території встановлюється режим, що гарантує надійний захист джерела водопостачання від забруднення і забезпечує необхідні санітарні якос­ті води. Звичайно зона санітарної охорони складається з трьох поясів.

Перший пояс (пояс «строгого режиму») охоплює водоймище в місці забо­ру води і територію розташування головних водопровідних споруд (водоприй­мачі, насосні й очисні станції, резервуари). Територію поясу захищають від до­ступу сторонніх осіб і оточують зеленими насадженнями. Постійне перебуван­ня людей в першій зоні не допускається. Межі першого поясу для річки або ка­налу встановлюють: вгору за течією - не менше 200 м від водозабору; вниз за течією - не менше 100 м від водозабору; по прилеглому берегу до водозабору - не менше 100 м від лінії урізання води при максимальному рівні. Межі першого поясу санітарної охорони водосховища або озера, використовуваних як вододжерело, встановлюють: по акваторії на всіх напрямках - не менше 100 м від водозабору; по прилеглому берегу до водозабору - не менше 100 м від лінії урі­зання води при максимальному рівні. На водозаборах ковшового типу в перший пояс входить вся акваторія ковша.

Другий пояс зони санітарної охорони включає територію по обидві сторони річки на відстані 500-1000 м (залежно від рельєфу місцевості) вгору за течією виходячи з пробігу води від меж поясу до водозабору при витраті води 95% за­безпеченості в строк до 3 діб, вниз за течією - не менше 100 м.

Третій пояс зони санітарної охорони включає джерело водопостачання і басейн його живлення, тобто всі території і акваторії, які впливають на форму­вання якості води джерела, використовуваного для водопостачання. Межі тери­торії третього поясу річки або каналу визначають виходячи з можливості за­бруднення водоймища стійкими хімічними речовинами: вгору за течією, вихо­дячи з пробігу води від меж поясу до водозабору при витраті води 95% забезпе­ченості в строк до 5 діб; вниз за течією - не менше 250 м; бічні межі - по водо­ділу. Для водосховища або озера межі третього поясу встановлюють, виходячи з тривалості протікання води від них до водозабору в течію не менше 5 діб при максимальній швидкості течії.

Зона санітарної охорони підземних вод також ділиться на три пояси.

Межі першого поясу встановлюють на наступній відстані від водозабору: для надійно захищених горизонтів - не менше 30 м; для незахищених, недоста­тньо захищених горизонтів і інфільтраційних водозаборів - не менше 50 м. Оче­видно, що для інфільтраційних водозаборів в межі першого поясу необхідно включати прибережну територію між водоймищем і водоприймальною спору­дою. Як показала практика, для одиночних колодязів, які розташовані на тери-

торії, що виключає забруднені ґрунти, відстань від них до огорожі допускається відповідно до 15 і 25 м.

Другий пояс (зона обмежень) - є територія, для якої вводяться певні обме­ження її використання з тим, щоб запобігти можливості забруднення експлуа­тованого водоносного пласта. Межі другого поясу встановлюють залежно від місцевих гідрогеологічних умов і характеру використання підземного потоку. Розрахунок враховує час мікробного забруднення води (його просування від меж поясу до водозабору від 100 до 400 діб). У цій зоні не допускаються які-небудь роботи, пов'язані з порушенням порід, що перекривають зверху водоно­сний пласт.

Межа третього поясу визначається розрахунком, що враховує час просу­вання хімічного забруднення води до водозабору, яке повинне бути більше прийнятої тривалості експлуатації водозабору, але не менше 25 років.

Межа першого поясу зони санітарної охорони майданчика водоочисних споруд повинна співпадати з її огорожею, яку розташовують на відстані: не ме­нше 30 м від стін запасних і регулюючих ємкостей, фільтрувальних споруд і насосних станцій; не менше 10 м від стін або конструкцій стовбура водонапір­ної башти; відстані від стін решти приміщень слід приймати за СНиП. При про­кладці водоводів по незабудованій території зону санітарної охорони належить передбачати у вигляді смуги завширшки в обидві сторони від крайніх ліній: за відсутністю ґрунтових вод або руху їх від водоводів при діаметрі до 1000 мм -10 м, при діаметрі більше 1000 мм - 20 м, а при русі ґрунтових вод у напрямі до водовод незалежно від їх діаметру - не менше 50 м. При проходженні водоводів по забудованій території допускається зменшення ширини смуги зони санітар­ної охорони.

Контрольні запитання

  1. Назвіть види джерел водопостачання.

  2. Які вимоги ставлять до джерел водопостачання?

  3. Охарактеризуйте поверхневі джерела водопостачання.

  4. Охарактеризуйте підземні джерела водопостачання.

  5. Як формуються підземні води?

  6. Поясніть схему залягання підземних вод.

  7. Які існують види підземних вод?

  8. Який вид підземних вод є найбільш захищеним від проникання забруд­нення з поверхні?

  9. Які водозабірні споруди використовують для прийому води з поверхне­вих джерел?

10.Які умови використання і принцип роботи берегових водозаборів? 11 .Які умови використання і принцип роботи руслових водозаборів?

  1. Які умови використання і принцип роботи комбінованих водозаборів?

  2. В яких випадках використовують ковшові водозабори? Як вони працю­ють?

  3. Які водозабірні споруди використовують для прийому води з підземних

джерел?

15.Які вимоги щодо розташування водозаборів питної води з підземних джерел?

16.Як облаштовують шахтні колодязі для постачання питної води з підзем¬них джерел?

17.Як облаштовують свердловини (трубчасті колодязі) для постачання пит¬ної води з підземних джерел?

18.Як облаштовують горизонтальні й променеві водозабори для постачання питної води з підземних джерел?

19.Яке призначення і принцип роботи каптажних споруд?

20.Як здійснюють охорону від забруднення джерел питного водопостачан¬ня?

21.Які принципи організації зон санітарної охорони джерел водопостачання і водозабірних споруд?

ТЕМА 3. Поліпшення якості природної води

  1. Показники якості води.

  2. Вимоги до якості води.

  3. Основні технологічні процеси поліпшення якості природної води.

  4. Основні схеми поліпшення якості природної води.

1. Показники якості води

Домішки, що містяться у воді, можна бути класифікувати за різними кри­теріями, зокрема за фізичним станом забруднення вони можуть бути розчине­ні, нерозчинені (у вигляді окремих частинок) і колоїдні, а за походженням - ор­ганічні, мінеральні й мікроорганізми.

Якість природної води характеризується фізико-хімічними властивостями і бактерійними забрудненнями.

До фізичних властивостей (органолептичних, тобто таких, які можуть бу­ти визначені одним з органів чуття людини) відносяться: температура води, каламутність (або прозорість), кольоровість, смак і запах.

Завислі (нерозчинені) речовини завжди містяться у воді поверхневих дже­рел. Вміст їх у воді відкритих джерел коливається в дуже широких межах і ви­ражається в мг/дм3 (каламутність) або в см (прозорість). В одному і тому ж джерелі в різний час роки він різний і особливе великий під час паводків.

Кольоровістю називають забарвлення, яке може мати природна вода. Ко­льоровість виражають у градусах платиново-кобальтової шкали.

Смак і запах у воді природних джерел може мати різні відтінки й інтенси­вність. Так, на смак вода може бути гіркуватою, солоною, кислою, солодкува­тою. Решта видів смакових відчуттів (наприклад, металевий) називають прис­маками. Запах води може бути природного і штучного походження. Природні запахи (болотяний, гнильний, землистий, сірководневий, трав'янистий та ін.) обумовлюються живими і відмерлими організмами, продуктами розмиву русел. Запахи штучного походження (феноловий, нафтовий, хлорфеноловий, хлорний та ін.) з'являються в результаті скидання у водоймище недостатньо очищених стічних вод і обробки води реагентами. Запах і смак оцінюють за п'ятибальною системою.

Температура води неоднакова в природних джерелах. У відкритих водой­мищах вона залежить, головним чином, від температури повітря і коливається в дуже широких межах. Температура води в поверхневому джерелі неоднакова за глибиною. Вода підземних джерел, особливо артезіанських, має досить постій­ну температуру (звичайно 5-12°С) протягом усього року.

Хімічний склад природної води вельми різноманітний. Хімічні властивості обумовлюються вмістом в ній розчинених хімічних речовин. Для оцінки води з огляду її використання для водопостачання мають значення наступні хімічні властивості: сухий залишок, жорсткість, окислюваність, активна реакція, вміст заліза, марганцю, сполук кремнію, хлоридів, сульфатів, фтору, йоду та ін.

Сухий залишок виражається в мг/дм3 і характеризує загальний вміст у воді органічних і неорганічних речовин (окрім газів). Він визначається як залишок від випаровування відомого об'єму нефільтрованої проби води, висушений при 110°С до постійної маси. Розрізняють також прожарений залишок, який хара­ктеризує вміст у воді неорганічних речовин, окрім газів.

Жорсткість води (виражається в мг-екв/дм3) обумовлена вмістом в ній розчинених солей кальцію і магнію. Розрізняють жорсткість карбонатну і не-карбонатну. Суму карбонатної і некарбонатної жорсткості називають загаль­ною жорсткістю. Карбонатною називають жорсткість, обумовлену наявністю бікарбонатних солей кальцію і магнію. Некарбонатною називають жорсткість, обумовлену вмістом некарбонатних солей кальцію і магнію - сульфатів, хлори­дів, нітратів і силікатів.

Лужність води характеризується присутністю в ній бікарбонатів, карбо­натів, гідратів і солей інших слабких кислот, тому розрізняють лужність бікар-бонатну, карбонатну, гідратну, гуматну, силікатну та ін. Лужність природної води звичайно рівна її карбонатній жорсткості і виражається в мг-екв/л.

Окислюваність указує на вміст у воді розчинених органічних і деяких не­органічних речовин, які легко окислюються, і виражається в мгО2/л.

Активна реакція води виражається ступенем лужності й кислотності води і характеризується концентрацією в ній водневих іонів. Концентрацію водневих іонів позначають через рН (потенціал водню) і умовно виражають логарифмом її величини із зворотним знаком. Інакше кажучи, для нейтральної реакції - рН = 7, для кислої реакції - рН нижче 7, для лужної реакції - рН вище7.

Залізо (мг/дм3) міститься у воді у вигляді двовалентного (закисного) і три­валентного (окисного). У підземних водах воно міститься найчастіше у вигляді розчиненого двовалентного заліза, а в поверхневих водах - у вигляді колоїдних комплексних сполук. У річках з болотяним живленням присутнє гуміновокисле залізо, що обумовлює підвищену кольоровість такої води.

Марганець (мг/дм3) в підземних водах найчастіше супроводить залізо у ви­гляді бікарбонату закису марганцю.

Хлориди і сульфати (мг/дм3) зустрічаються майже у всіх природних во­дах, найчастіше у вигляді кальцієвих, магнієвих і натрієвих солей.

Кремнекислота (мг/дм3) присутня у воді як поверхневих, так і підземних джерел в колоїдній, іонодисперсній та інших формах.

Азотисті сполуки (мг/дм3) присутні у вигляді нітратів, нітриту, аміаку і служать звичайно індикатором забрудненості вододжерела стічними водами.

Йод і фтор (мг/дм3) найчастіше присутні в природних водах в чистій фор­мі. Вони мають важливе гігієнічне значення для здоров'я людей.

Бактерійне і вірусне забруднення води характеризується числом бакте­рій групи кишкової палички, що містяться в 1 л води - колі-індексом, або його зворотною величиною - колі-титром (той мінімальний об'єм води, в якому ще виявляється кишкова паличка).

Небезпечними для здоров'я людей є бактерії, які служать збудниками хво­роб, переданих через воду, до яких відносяться інфекційний гепатит, черевний тиф, дизентерія, холера, туляремія, поліомієліт та ін. Такі бактерії називають хвороботворними, або патогенними. Присутність їх не завжди можна визначи­ти навіть в сильно забрудненій воді. Тому для оцінки якості води в санітарно-епідеміологічному відношенні визначають вміст у воді бактерій, названих киш­ковою паличкою (бактерії коли). Сама по собі вона нешкідлива, але наявність у кишкової палички свідчить про забруднення води виділеннями людей і тварин і, отже, про можливість попадання серед інших і патогенних бактерій.

Загальна бактерійна забрудненість води характеризується кількістю всіх мікроорганізмів, які містяться в 1 мл води - загальне мікробне число.

Розчинені гази (кисень, вуглекислота, сірководень, метан) містяться у при­родних водах від доль до сотень мг/дм3. Присутність у воді сірководня надає їй неприємний запах і сприяє, як і присутність кисню і вуглекислоти, корозії ме­талу. У відкритих водоймищах містяться також різноманітні дрібні рослинні і тваринні організми, що знаходяться в завислому стані (планктон) або прикріп­лені до дна водоймища (бентос). Рослинний планктон називається фітопланк­тоном, тваринний - зоопланктоном; бентос же називають відповідно фітобентосом і зообентосом.

2. Вимоги до якості води

Характер і обсяг заходів щодо очищення води повинні вибиратися в ре­зультаті зіставлення якісних характеристик води даного джерела з тими вимо­гами, які ставлять споживачі до якості води.

Вимоги до якості господарсько-питної води диктуються турботою про охорону здоров'я людей і лімітуються ГОСТ 2874-82. «Вода питна» і Держав­ними санітарними правилами і нормами (ДержСанПіН) «Вода питна, гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачан­ня».

Вимоги до якості виробничої води різноманітні, оскільки залежать від виду виробництва і його технології. Найчастіше вода на промпідприємствах витра­чається для охолоджування всякого роду устаткування, де процеси протікають при високих температурах. Основні вимоги, що ставляться до якості охолоджуючої води, полягають в тому, що вода повинна мати невелику карбонатну жорсткість, містити якомога менше завислих речовин і не давати біообростань.

Додаткова (свіжа) вода, що подається в оборотні системи водопостачання, на заповнення втрат, також повинна мати можливо меншу карбонатну жорст­кість. Заліза в додатковій воді повинно міститися не більше 0,5 мг/дм3, оскільки внаслідок аерації в охолоджуючих пристроях відбувається його окислення і утворення пластівців гідроокису заліза, що відкладається на стінках труб і уста­ткування. Крім того, залізистий осад у трубах утворює гальванічні мікроелеме­нти з металом труб і апаратів, що може викликати корозію. До якості живиль­ної води для котельних установок пред'являють строгі вимоги. Жорсткість жи­вильної води для водотрубних котлів з тиском 1,6-3 МПа не повинна переви­щувати 0,02 мг-екв/дм3, а для котлів з тиском 3-10 МПа - 0,01 мг-екв/дм3. У жи­вильній воді неприпустимою є наявність завислих речовин. Дуже строгі вимоги ставлять до вмісту у воді сульфатів, хлоридів, кремнієвої кислоти, вуглекисло­ти, розчиненого кисню, окислюваності.

Для забезпечення потреб у пожежогасінні придатна вода практично будь-якої якості. У більшості випадків подача води для потреб пожежогасінні в міс­тах покладається на ті ж системи міського водопостачання, які здійснюють по­дачу води для звичайних господарсько-питних потреб. В окремих випадках влаштовують також спеціальні протипожежні водопроводи.

Можливість об'єднання протипожежного водопроводу з господарсько-питним або виробничим водопроводом вирішують техніко-економічними роз­рахунками. На території підприємства найчастіше як протипожежний викорис­товують господарсько-питний водопровід, що має велику розгалуженість. Іноді для цієї мети служить система виробничого водопроводу, а на підприємствах з підвищеною небезпекою влаштовують окремі протипожежні водопроводи.

Документи, що регламентують якість питної води

(ГОСТ 2874-82, ДержСанПіН).

Питна вода - це харчова продукція, вироблена системою водопостачання. У зв'язку з цим до неї ставлять достатньо високі вимоги відносно її безпеки і нешкідливості для здоров'я споживаючих воду людей.

В Україні з 1982 року діє ГОСТ 2874-82. «Вода питна». Одночасно в 1997 році Міністерством охорони здоров'я опубліковані Державні санітарні правила і норми (ДержСанПіН) «Вода питна, гігієнічні вимоги до якості води централізо­ваного господарсько-питного водопостачання». Якість води регламентується також Міжнародним стандартом на питну воду, прийнятим Всесвітньою орга­нізацією охорони здоров'я (ВОЗ) в 1993 році.

У цих документах систематизовані й викладені гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання, порядок здійс­нення державного санітарно-епідеміологічного нагляду за якістю води в систе­мах централізованого господарсько-питного водопостачання в звичайних і екс­тремальних ситуаціях, а також відповідальність за недотримання вимог цих правил і норм.

ДержСанПіН встановлює такі вимоги до питної води, які забезпечують її безпеку для здоров'я людей і сприятливі органолептичні властивості. Він не

розповсюджується на бутильовану воду і воду з місцевих вододжерел при їх нецентралізованому використанні без розподільної мережі.

У табл. 3.1 наведені деякі вимоги перерахованих стандартів на питну во­ду.

Таблиця 3.1

Показник

Од. вим.

ГОСТ 2874-82

ДержСанПіН

Каламутність

мг/дм3

1,5 (2,0)

0,5 (1,5)

Кольоровість

град.

20 (35)

20 (35)

Запах і присмак

балл

2

2

рН

ед.

6 - 9

6,5 - 8,5

Жорсткість

мг-екв/дм3

7 (10)

1,5 - 7,0

Сухий залишок

мг/дм3

1000 (1500)

100 - 1000

Хлориди

мг/дм3

350

250 (350)

Сульфати

мг/дм3

500

250 (500)

Залізо

мг/дм3

0,3

0,3

Загальне мікробне число

шт.

100

100

Колі-індекс

шт.

3

3

Колі-титр

мл

300

300

Марганець

мг/дм3

0,1

0,1

Хлорфеноли

мг/дм3

не норм.

0,0003

Фтор

мг/дм3

0,7 - 1,5

0,7 - 1,5

3. Основні технологічні процеси поліпшення якості природної води

Методи поліпшення якості води і склад водоочисних споруд залежать від вимог, які ставить споживач до якості води, і від властивостей природної води.

Серед всього різноманіття способів поліпшення якості природної води виділяють такі:

  1. освітлення;

  2. знебарвлення;

  3. знезараження;

  4. спеціальні методи.

Під освітленням води розуміють видалення з неї завислих речовин, пов'я­зане із зменшенням її каламутності й підвищенням прозорості. Залежно від ба­жаного ступеня освітлення воно може бути досягнуте:

  • відстоюванням води у відстійниках;

  • центрифугуванням в гідроциклонах;

  • освітленням шляхом пропускання води через шар раніше утвореного за­вислого осаду в так званих освітлювачах із завислим осадом;

  • флотуванням у флотаторах;

  • фільтруванням води через шар зернистого або порошкоподібного фільт­руючого матеріалу у фільтрах або фільтруванням через сітки і тканини.

Необхідний ефект освітлення води у відстійниках, освітлювачах і на філь­трувальних апаратах із зернистим фільтруючим завантаженням може бути досягнутий коагуляцією домішок води з метою інтенсифікації процесу, тобто дією солей багатовалентних металів. При цьому попутно відбувається значне знебарвлення води.

Знебарвлення води - усунення забарвлених колоїдів або істинно розчине­них речовин (найчастіше органічних), пов'язане із зниженням кольоровості во­ди, а також її окислюваності, присмаку і запаху, може бути здійснено:

О - коагуляцією;

О - напірною флотацією;

О - застосуванням різних окислювачів (хлора і його похідних, озону, перман­ганату калія);

О - застосуванням сорбентів (активного вугілля).

Знезараження - знищення бактерій, що містяться у воді, зокрема хворо­ботворних, з метою доведення санітарно-епідеміологічних показників якості води до нормативних значень. Знезараження води може бути реалізовано на­ступними способами:

О - введенням у воду сильних окислювачів, здатних руйнувати ферменти ба­ктерійних кліток (хлорування, озонування);

О - опромінюванням води ультрафіолетовими променями;

О - нагріванням води;

О - дією ультразвуком;

О - введенням у воду срібла або інших металів, що мають знезаражувальну дію.

Спеціальні методи застосовують для поліпшення яких-небудь окремих властивостей води, наприклад: зм'якшування води, тобто зниження її жорсткос­ті, направлене на виділення солей кальцію і магнію; дезодорація - видалення присмаків і запахів; дегазація - видалення розчинених газів; знезалізнення - ви­далення розчиненого заліза; деманганація - видалення розчиненого марганцю; знесолювання і опріснення - зниження вмісту розчинених солей, тобто корек­тування мінералізації; фторування і дефторирування - досягнення оптималь­ного вмісту іонів фтору і т.д.

Вищеперелічені операції відносяться до методів очищення води. Ці опера­ції і дії, пов'язані із забезпеченням оптимальних умов протікання водоочистки (наприклад, регулювання рН), стабілізація води (зниження її корозійних влас­тивостей) та інші разом утворюють комплекс заходів щодо обробки води. Та­ким чином, термін «водообробка» дещо ширший, ніж термін «водоочистка».

Для інтенсифікації процесів водоочистки можуть бути використані різні хімічні речовини, називані реагентами. Зокрема для поліпшення процесів осві­тлення і знебарвлення можуть бути застосовані коагулянти і флокулянти.

Коагуляцією домішок води називають процес укрупнення найдрібніших колоїдних і нерозчинених частинок, що відбувається внаслідок їх взаємного злипання під дією сил міжмолекулярного тяжіння. Коагуляція завершується утворенням видимих неозброєним оком агрегатів - пластівців. Розрізняють два типи коагуляції: коагуляція у вільному об’ємі, що відбувається в камерах утво­рення пластівців, і контактна коагуляція, що відбувається в товщі зернистого завантаження або в масі завислого осаду. Коагуляцію домішок води проводять

при її освітленні й знебарвленні з метою інтенсифікації процесів осадження і фільтрування.

Найбільш часто вживаними реагентами при коагуляції - коагулянтами є сульфат алюмінію А12(SО4)3 і хлорне залізо FеС13.

При введенні сірчанокислого алюмінію відбувається спочатку його розчи­нення:

А12(S04)3 → 2А13+ + ЗSО42- ,

а потім гідроліз катіонів алюмінію:

А13+ + 3Н20 → А1(0Н)3 ↓ +3Н+. (3.1)

Далі відбувається взаємодія негативно заряджених колоїдних і завислих забруднень води і позитивно заряджених гідроксидів алюмінію з утворенням агрегатів, що мають більші розміри і масу, ніж початкові частинки. При прове­денні коагуляції у вільному об'ємі збільшення розмірів і маси частинок сприяє зростанню швидкості їх осадження і, відповідно, зменшенню часу очищення.

При протіканні реакції, що описується рівнянням (3.1), окрім гідроксиду алюмінію відбувається утворення катіонів водню, що негативно впливає на процес коагуляції і властивості води (відбувається зниження рН). При достатній лужності води в ній є запас бікарбонатних іонів, які зв'язують іони водню:

Н+ + НСО- → С02 + Н20 . (3.2)

Якщо природна лужність води для протікання реакції (3.2) недостатня, то необхідно проводити підлуговування води, для чого використовують вапно Са(ОН)2 або соду Nа2СО3.

При використанні вапна протікають такі реакції:

Са(0Н)2 →Са2+ + 20Н-,

Н+ + 0Н- → Н20,

а при використанні соди - такі реакції:

2С03 → 2 Nа+ + С032-,

+ + С032- → С02 + Н20.

Для інтенсифікації процесу коагуляції застосовують флокулювання - до­давання високомолекулярних речовин: мінеральних (АК - активна кремнекис­лота) або органічних (ПАА - поліакриламід). У результаті відбувається зв'язування пластівців, вони укрупнюються і швидше випадають в осад.

Контактна коагуляція. При фільтруванні через зернисте завантаження (кварцевий пісок) води, що містить колоїдні й завислі домішки і введений за­здалегідь розчин коагулянта, на поверхні зерен завантаження утворюється плі­вка складного хімічного складу. В цьому випадку виділення з води завислих домішок відбувається під дією сил молекулярного тяжіння між цими частинка­ми суспензії і зернами фільтруючого матеріалу (з плівкою на поверхні).

4. Основні схеми поліпшення якості природної води

Найбільше розповсюдження у практиці водоочистки, особливо в міських водопроводах, мають схеми очисних споруд з самопливним рухом води. Вода, подана НС 1-го підйому, самопливом проходить послідовно всі очисні споруди і поступає у збірні РЧВ, з яких забирається насосами станції 2-го підйому. Та­ким чином, РЧВ безпосередньо пов'язані з комплексом очисних споруд і по­винні розташовуватися поблизу них, як і НС 2-го підйому.

У табл. 15 [15] наведені рекомендації з вибору споруд станції очищення води, призначеної для господарсько-питних цілей. Основні вживані схеми і принцип їх роботи наведені нижче.

Очищення води за схемою, що включає відстійники і фільтри (рис. 3.1), ві­дбувається таким чином. Вихідна вода (з поверхневого джерела водопостачан­ня) насосами НС 1-го підйому подається у змішувач. Сюди ж подаються розчи­ни необхідних реагентів, що приготовані в реагентному господарстві (коагуля­нти, флокулянти, розчини лугів - вапняне молоко, знезаражувальні реагенти - хлорна вода). Призначення змішувача - швидке і повне змішання розчинів реа­гентів з оброблюваною водою. Фізико-хімічні процеси взаємодії реагентів з домішками протікають в камерах утворення пластівців, найчастіше вбудованих в горизонтальні відстійники. Крупні пластівці, що утворилися при коагуляції і флокуляції в камерах утворення пластівців, осідають у відстійниках під дією сили тяжіння. Дрібні домішки, що не осіли у відстійниках, затримуються при фільтруванні води через зернисте завантаження фільтрів. Далі вода прямує в РЧВ, перед яким відбувається вторинна обробка її знезаражувальними реаген­тами. З РЧВ очищена вода насосами НС 2-го підйому прямує споживачу.

Ця схема є двоступеневою, оскільки двічі здійснюється освітлення води (відстоюванням і фільтруванням), і двопроцесною, оскільки освітлюється вода двома способами.

Рис. 3.1 - Технологічна схема очищення води з поверхневого джерела, що включає відстійники і фільтри: 1 - подача вихідної води від водозабору; 2 - НС 1-го підйому; 3 - змішувач; 4 - каме­ра утворення пластівців; 5 - горизонтальний відстійник; 6 - швидкий фільтр; 7 - РЧВ; 8 - НС 2-го підйому; 9 - подача води питної якості споживачу; 10 - подача розчину коагулянта; 11 - подача вапняного молока; 12 - реагентне господарство; 13, 14 - пер­винне і вторинне хлорування; 15 - хлораторна; 16 - подача очищеної води для проми­вки фільтрів; 17 - скидання забрудненої промивної води фільтрів

Введення хлорвмісного реагенту здійснюється двічі - на початку і в кінці технологічної схеми. При первинному хлоруванні використовують властивості хлору як окислювача, що руйнує розчинені органічні сполуки для знебарвлення і дезодорації води, а також забезпечення оптимальних умов протікання проце­сів подальшого очищення. Вторинне хлорування води направлене на доведення її санітарно-бактеріологічних показників до значень, що регламентуються, тоб­то на знезараження води.

Осад, що збирається на дні відстійника, періодично видаляється. Забруд­нення, що накопичуються в товщі завантаження фільтрів, з часом погіршують їх роботу. Тому періодично (1-2 рази на добу) фільтри промивають чистою во­дою. Забруднену промивну воду скидати в каналізацію неекономічно, тому її частково освітлюють на спорудах повторного використання промивної води і повертають в початок технологічної схеми для обробки із загальним об'ємом води ( таким чином можуть бути знижені втрати води на власні потреби стан­ції).

За схемою, що включає освітлювачі із завислим осадом і фільтри (рис. 3.2), вода після змішування з розчинами реагентів поступає в нижню частину робочої камери освітлювача із завислим осадом. Пластівці коагулянта і частин­ки суспензії підіймаються висхідним потоком води до тих пір, поки швидкість випадання їх в осад під дією сили тяжіння не стане рівною висхідній швидкості потоку. Таким чином, частинки утворюють завислий шар осаду, через який не­мовби фільтрується вода. Далі вода, частково освітлена при проходженні через такий своєрідний «завислий фільтр», збирається у верхній частині споруди. У шарі завислого осаду відбувається процес прилипання частинок суспензії до пластівців коагулянта, що утворилися у воді, тобто своєрідний процес контак­тної коагуляції. Нові порції оброблюваної води приносять нові порції пластів­ців і частинок суспензії, внасідок чого висота завислого шару збільшується. При досягненні верхньою межею шару осадкоприймальних вікон частина зави­слої маси поступає в осадкоущільнювач, де під дією сили тяжіння осад ущіль­нюється (суспензія осідає) і видаляється, а освітлена вода, що утворилася, пря­мує у змішувач.

Остаточне освітлення оброблюваної води відбувається шляхом фільтру­вання. Ця схема є двоступеневою і двопроцесною (використовується освітлення води в шарі завислого осаду і фільтрування).

Процеси, пов'язані з перекачуванням і збором води, обробкою її реагента­ми, знезараженням, аналогічні вищеописаним для попередньої схеми.

Схема, що наведена на рис. 3.3, є одноступеневою, оскільки очищення во­ди здійснюється в одній споруді - контактному освітлювачі, який поєднує фу­нкції споруд утворення пластівців, відстоювання і фільтрування. Конструктив­но принципова відмінність контактних освітлювачів від звичайних фільтрів по­лягає в тому, що оброблювана вода фільтрується від низу до верху. Процес очищення води здійснюється за рахунок фільтрування і контактної коагуляції, при якій колоїдні частинки прилипають до зерен завантаження, на поверхні яких при пропуску коагульованої води утворюється плівка.

Рис. 3.3 - Технологічна схема очищення води з поверхневого джерела, що включає

контактні освітлювачі: 1 - вихідна вода від водозабору; 2 - НС 1-го підйому; 3 - змішувач; 4 - контактний освітлювач; 5 - РЧВ; 6 - НС 2-го підйому; 7 - подача очищеної води споживачам; 8 -подача розчину коагулянту; 9 - подача розчину флокулянта; 10 - реагентне господар­ство; 11, 12 - первинне і вторинне хлорування; 13 - хлораторна; 14 - подача очищеної води для промивки контактних освітлювачів; 15 - скидання забрудненої промивної води після промивки контактних освітлювачів

Аналогічно вищеописаній схемі на рис. 3.1 показані процеси перекачуван­ня води, обробки реагентами, знезараження, збору очищеної води, подачі й об­робки промивної води для контактних освітлювачів.

Схема, яка наведена на рис. 3.4, є двоступеневою і однопроцесною (вода освітлюється двічі і в обох випадках фільтруванням). Відмінність її від достат­ньо описаної схеми на рис. 3.1 полягає в тому, що перший ступінь освітлення

води протікає у фільтрах, в яких разом з власне фільтруванням протікає і кон­тактна коагуляція.

Рис. 3.4 - Технологічна схема очищення води поверхневого джерела з двоступінчатим фільтруванням:

1 - оброблювана вода від водозабору; 2 - НС 1-го підйому; 3 - змішувач; 4 - контакт­ний попередній фільтр (фільтр 1 ступеня); 5 - швидкий фільтр; 6 - РЧВ; 7 - НС 2-го підйому; 8 - подача очищеної води споживачам; 9 - подача необхідних реагентів; 10 -реагентне господарство; 11, 12 - первинне і вторинне хлорування; 13 - хлораторна; 14 - подача чистої води для промивки фільтрів; 15 - відведення забрудненої промив­ної води фільтрів

В окремих випадках (при необхідності) схеми очисних споруд господарсь­ко-питних водопроводів можуть бути доповнені пристроями для зм'якшування, знезалізнення, знефторювання або фторування води, обробки активованим ву­гіллям або іншими реагентами.

Схеми обробки підземних вод для господарсько-питних цілей, як правило, простіші, оскільки часто включають тільки споруди для знезараження води.

Схеми очищення і обробки води для потреб виробництва дуже різноманіт­ні, як і вимоги до якості води, що ставлять різні виробничі споживачі. Для ряду споживачів ці схеми досить прості (наприклад, грубе освітлення води); для ін­ших споживачів потрібна вода такої якості, якої взагалі не існує в природних джерелах, і в цих випадках застосовують складні схеми, в яких використовують різні фізичні й хімічні процеси для досягнення необхідного результату.

Контрольні запитання

  1. Що розуміють під якістю води?

  2. Які показники визначають якість води?

  3. Назвіть органолептичні показники якості води.

  4. Як органолептичні показники якості впливають на стан питної води?

  5. Назвіть хімічні показники якості води.

  6. Як хімічні показники якості впливають на стан питної води?

  7. Назвіть санітарно-бактеріологічні показники якості води.

  8. Як санітарно-бактеріологічні показники якості впливають на стан питної

води?

9. Які вимоги ставляться до якості господарсько-питної води?

10. Які документи регламентують якість питної води?

11. Назвіть основні показники питної води згідно з ДержСанПіН України.

12. У чому різниця між водопідготовкою і водоочисткою?

1З. Назвіть основні методи очистки питної води.

14. В яких випадках можна вживати природну воду без очищення?

15. Які споруди входять до складу очисної станції підготовки господарсько-питної води?

16. Які є способи прояснення води? В яких апаратах вони здійснюються?

17. Які є способи знебарвлення води? Як вони здійснюються?

18. Які є способи знезараження води? Як вони здійснюються?

19. Охарактеризуйте схему очистки природної води з горизонтальними відстійниками і фільтрами.

20. Охарактеризуйте схему очистки природної води з освітлювачами із завислим осадом і фільтрами.

21. Охарактеризуйте схему очистки природної води з контактними освітлювачами.

22. Охарактеризуйте схему очистки природної води з подвійним фільтруванням.

Тема 4. Системи подачі та розподілу води.

4.1. Типи насосів та їх основні характеристики.

Насоси – це гідравлічні машини, які передають рідині, що протікає всередині них, енергію, отриману зовні. Завдяки цьому рідина піднімається на деяку висоту або отримує відповідний тиск. Переважно до насосів підводять механічну енергію (відцентрові, поршневі і т. п.) або, що рідше, використовують потенціальну чи кінетичну енергію рідкого або газоподібного середовища (струменеві, ерліфти і т. п.). За принципом роботи і конструкції робочих органів насоси поділяються на об'ємні та динамічні. В динамічних рідина під дією сили переміщується в камері, яка постійно поєднана із входом і виходом насоса. Об'ємні насоси працюють за принципом, при якому рідина переміщується шляхом періодичної зміни об'єму камери при перемінному поєднанні її із входом і виходом. Рідина за кожний цикл подається певними порціями - об'ємами.

До динамічних насосів відносять: лопатеві (відцентрові, осьові, діагональні), в яких рідина перемішується шляхом обтікання лопатей робочого колеса (рис. 4. І а, б); вихрові, в яких рідина переміщується по периферії робочого колеса (рис. 4. І в); шнекові, в яких рідина пе­реміщується шнеком (гвинтом) вздовж його осі (рис.4. 1 г); ерліфти (повітряні водопідйомники), в основу роботи яких покладено принцип використання різниці густини рідини і повітряно-водяної суміші в системі сполучених трубопроводів ( рис. 4. 2); струменеві, які використовують енергію рідини, що

підводиться зовні (рис. 4.3): гідравлічні тарани, в яких для підняття рідини використовується енергія гідравлічного удару, та інші. Об'ємні і поршневі насоси працюють за принципом механічного витіснення замкненого об'єму рідини.

Водопровідні насосні станції обладнують, як правило, відцентрови­ми насосами, які мають такі переваги над насосами інших типів: прості за, будовою, надійні в експлуатації, забезпечують рівномірну подачу рідини і можуть безпосередньо з'єднуватись з електродвигуном.

Повітряні підйомники (ерліфти) для підйому і подачі води викорис­товують стиснене (розріджене) повітря і тому вимагають будівництва компресорних

Рис. 4. 1. Схеми відцентрового (а, б), вихрового (в) та шнекового (г) насосів: 1 – робоче колесо; 2 – криволінійні лопаті; 3 – корпус; 4, 5 – всмоктувальний і напірний трубопроводи; 6 - шнек

станцій. Ерліфти прості, надійні за конструкцією та в екс­плуатації. Струменеві насоси знайшли широке застосування для від­качування осаду з водоприймальних і відстійних споруд та відсмокту­вання повітря із всмоктувальних труб при запуску великих відцентрових насосів. Поршневі та вихрові насоси в даний час для підйому води за­стосовуються рідко і лише в тих випадках, коли при невеликих витратах потрібен високий тиск.

Роботу кожного насосу в складі установки (рис. 4. 4) заведено ха­рактеризувати такими параметрами: подача Q, напір Н, потужність N, коефіцієнт корисної дії η і висота всмоктування Нвак .

Подача насосу Q (л/с, м3/год) — це об'єм рідини, який подасться насосом за

Рис. 4.2. Схема роботи ерліфта: а — нагнітального;
5 — всмоктувального; 1 — водопідйомна труба; 2 — повіт
труба від компресори; 3 — обсадна труба; 4 — форсунка;
5 — емульсія; 6 — труба до вакуум-насоса

Рис. 4. 3. Водоструменевий насос: а — схема насосу; б —схема установки

насосу: 1 —всмоктувальна труба; 2 — напірна труба; 3 — сопло; 4 — змішувальна камера; 5 — дифузор; 6 — горловина

одиницю часу. Напір насоса Н (м) – це приріст енергії потоку рідини, що протікає через насос. Характеристика насосу - це залежність напору, потужності,

ККД і допустимої висоти всмоктування від подачі насосу для певної частоти

Рис. 4. 4. Схема установки відцентрового насосу; 1 — напірний трубопровід; 2 — засувка; 3 — зворотний клапан; 4 — манометр; 5 — насос; 6 — вакуумметр; 7 — всмоктувальний трубопровід: 8 — приймальний клапан; Нгв — геометрична висота всмоктування; Нг —- геометрична висота підйому води; Н — повний напір насосу (повна висота підйому води); hгв — втрати напору у всмоктувальному трубопроводі; hгн— втрати напору в напірному трубопроводі

обертання п і діаметру D робочого колеса. Характеристики насосу бувають аналітичні та гра­фічні. На робочих графічних характеристиках насосів на кривій Q-Н хви­лястими лініями вказують рекомендовану область використання насосу, яка відповідає найекономічнішому і стабільному режиму його роботи, а також максимальному значенню ККД. Графічна характеристика насосу Д 1600-90 з частотою обертання робочого колеса п 1400 хв-1 наведена на рис. 4.5. Характеристику насоса приводять для постійної, як правило, максимальної, частоти обертання робочого колеса п.

За характеристиками проводять підбір насосів для подачі рідини за заданими витратами і потрібним напором. При цьому необхідно знати характеристику трубопроводу (або системи трубопроводів), яку визна­чають, як суму геометричної висоти підйому води і втрат напору: Н = Нг + Σhпот.


м*"1 І, Н&І.Л



Рис. 4. 5. Характеристика відцентрового насоса марки Д 1600-90

при n = 1450 хв-1

Графічно характеристика трубопроводу зображується у вигляді параболи з вершиною на осі ординат, розташованою на віддалі Нг від осі абсцис. Для визначення оптимального режиму роботи насосу із заданим трубопроводом будують сумісні характеристики насосу і тру­бопроводу.

4.2. Водопровідні насосні станції

До складу насосних станцій входять основні (робочі) та резервні агре­гати, насоси спеціального призначення (протипожежні, дренажні та інші), а також допоміжне обладнання, яке забезпечує нормальну роботу робочих агрегатів (електрообладнання, підйомно-транспортні механізми, контр­ольно-вимірювальні та сигнальні пристрої тощо). Як правило, будівлі насосних станцій проектують круглими або прямокутними в плані.

За місцем розташування в загальній схемі водопостачання і при­значенням насосні станції розділяють на станції першого та другого під­няття, підвищувальні і циркуляційні.

Станції першого підняття призначені для перекачування води із джерела водопостачання на очисні споруди, а якщо очищення не по­трібне, то в резервуари чистої води. Для забезпечення стабільної роботи водоприймальних і очисних споруд насоси станції першого під­няття розраховують на рівномірну подачу води протягом доби. Подачу насосів при цілодобовій роботі станції 1-го підняття слід приймати, як правило, рівною середньогодинним витратам води за добу найбільшого водоспоживання з урахуванням витрат води на відновлення протипо­жежного запасу та власних потреб споруд для очищення води і системи водопостачання в цілому.

Станції другого підняття перекачують воду із резервуарів чистої води до споживача. Оскільки споживання води па господарсько-питні потреби нерівномірне протягом доби за годинами, то насосні станції забезпечують подачу води з урахуванням цієї нерівномірності. Подачу насосів ІІ-го під­няття слід визначати за графіком водоспоживання і прийнятої схеми во­допостачання (з водонапірною баштою або без неї). При цьому необхідно враховувати, що при безбаштовій системі сумарна подача насосів ІІ-го підняття повинна бути не меншою за максимальні годинні витрати. Воду слід подавати споживачам не тільки в потрібній кількості і якості, а також під певним напором, який забезпечує станція ІІ-го підняття і водонапірна башта. Для забезпечення подачі розрахункових витрат води на гасіння пожежі слід передбачити у необхідних випадках встановлення протипожежних агрегатів в насосних станціях ІІ-го підняття або влаштування спеціальних протипожежних насосних станцій.

Циркуляційні насосні станції влаштовують в системах технічного водопостачання у тих випадках, коли необхідно забезпечити циркуляцію води, наприклад, в замкнутих системах охолодження.

Підвищувальні насосні станції підвищують напір у водопровідній мережі. Насоси в цьому випадку підключають безпосередньо до водопровідної мережі.

Категорію надійності насосної станції, число робочих і резервних агрегатів та інші показники при проектуванні насосних станцій слід приймати за СНиП 2.04.02-84.

4.3. Регулюючі та запасні споруди

Регулюючі та запасні споруди в системі водопостачання – це напірні або безнапірні резервуари з певним об'ємом води, який потрібний для регулювання роботи системи і для утворення недоторканого запасу на випадок пожежі або аварій. Регулювання полягає в узгодженні різних режимів подачі та споживання води за допомогою акумулюючи ємностей. При подачі води понад споживання вона накопичується в ємностях, а при недостачі — забирається з них. Регулювання забезпечує відносно рівномірну роботу водозаборів, очисних споруд і насосних станцій. Регулюючі та запасні ємності рекомендується об'єднувати в одній споруді. Це не тільки вигідно економічно, але й дозволяє уникнути зниження якості води при тривалому зберіганні.

До напірно-регулюючих споруд відносять водонапірні башти, ви-сокорозташовані надземні напірні резервуари, а також повітряноводяні (гідропневматичні) баки. Їх розташовують у найвищих точках місцевості населеного пункту. Об'єм регулювання баку водонапірної башти чи резервуару рекомендується визначати за графіками надходження і відбору води (рис. 1.3). Якщо насоси будуть працювати протягом доби безперервно і рівномірно, їх годинна подача складе 100/24 = 4,17 % добових витрат.


Протипожежний запас води визначають за часом, який необхідний для гасіння

розрахункової кількості пожеж або для вмикання основних протипожежних

насосів в насосній станції 2-го підняття. Для водонапірних башт і напірних

резервуарів ця тривалість складає 10 хв., для резервуарів чистої води — 3 години. Таким чином, об'єм баку водонапірної башти (або РЧВ):

W = Wрег + Wзаг. (4.1)

За своєю конструкцією водонапірні башти представляють собою водонапірний бак, який встановлений на опорі розрахункової висоти (рис. 4.6).


Рис. 4.6. Водонапірна башта: 1 бак; 2 — приймальна сітка; 3 відвідний трубопровід; 4 зворотний клапан; 5 — температурний компенсатор; 6 — ствол башти; 7 — трубопровід для подачі або відводу води; 8 — переливний трубопровід; 9 — засувки; 10 — трубопровід для спорожнення баку; 11 — гідрозатвор

Висота водонапірної башти:

Нб = Нр + Σh - (Z6 – Zд), (4 .2)

де Нр, — вільний розрахунковий напір в диктуючій точці мережі в межах

зони впливу башти, м; Σh — втрати напору в трубопроводі від башти до

диктуючої точки, м; Z6 і Zд — геодезичні відмітки землі відповідно біля

башти і диктуючої точки, м.

З формули 4.2 видно, що розташування в найвищих місцях во­донапірних башт зменшить їх висоту. Водонапірні башти залежно від рельєфу місцевості і конфігурації мережі можуть бути розташовані на початку мережі (прохідна башта), в кінці мережі (контррезервуар) або в її проміжних точках (див. рис. 1.2). Залежно від матеріалу ствола, башти можуть бути цегляні, залізобетонні, сталеві тощо. Всередині ствола розміщують необхідне обладнання — труби, арматуру, прилади. Баки в баштах можуть бути металевими або залізобетонними.

Водонапірні башти залежно від кліматичних умов, температури води, розмірів баку і режиму роботи башт (тривалості обміну води в баці) можуть бути з шатром для запобігання промерзання чи перегріву води або без нього. Порівняно з шатровими безшатрові водонапірні башти дешевші на 15-20%. Розроблені типові рішення водонапірних башт з об'ємом бака 15-800 м3 і висотою ствола 6-42м.

В окремих випадках замість водонапірних башт влаштовують гід­ропневматичні баки, які доцільно використовувати при невеликих ви­тратах води (місцеві або внутрішні системи).

Для зберігання значних запасів води на очисних спорудах вла­штовують безнапірні резервуари (резервуари чистої води). Найбільше поширення отримали залізобетонні, в основному збірні, резервуари з плоским перекриттям (рис. 4.7). Резервуар заглиблюють в землю на по­ловину висоти і обсипають землею шаром товщиною 0,8-1,2 м з метою ізоляції верхньої частини.

Для забезпечення надійності безперебійної роботи системи во­допостачання влаштовують не менше двох резервуарів. У резервуарах необхідно забезпечити недоторканість пожежного запасу води, що дося­гається відбором води на господарські і протипожежні потреби з різних відміток або влаштуванням сифона з отвором на згині. Останній спосіб має ту перевагу, що вода весь час забирається біля дна резервуару і не виникає застійних зон по висоті.

В цілому доцільність влаштування регулюючих і запасних ємностей, вибір місця їх розташування і типу слід визначати на основі роз­рахунку сумісної роботи мережі, водопроводів і насосних станцій з ура­хуванням місцевих умов і технологічних вимог.

Рис. 4.7. Залізобетонний резервуар: 1 — труба для подачі води; 2 — всмоктувальна труба господарських насосів; 3 — всмоктувальна труба пожежних насосів; 4 - труба для спорожнення і видалення осаду; 5 — переливна труба; 6 — вигнута труба з отвором для зриву вакууму після спрацювання господарського запасу води; 7 — поплавковий клапан; 8— вентиляційна шахта; 9 — лаз

4.4. Зовнішні водопровідні мережі

Схеми трасування водопровідних мереж. Водопровідні мережі призначені для транспортування води від джерела водопостачання до споживачів. Вони складаються з водоводів, магістральних мереж і розподільних трубопроводів. Водоводами вода подається від насосних станцій до населеного пункту, на території якого розташована мережа магістральних і розподільних трубопроводів.

Водоводи прокладають не менше, ніж у дві лінії, з'єднані перемичками, що забезпечує безперебійність подачі води. Відстань між окремими лініями бути не менше 5 м при діаметрі труб до 300 мм і 10м — при трубах більшого діаметра. Магістральні трубопроводи призначені для транспортування основних транзитних мас води. Розподільними трубопроводами подають воду від магістралей до місць споживання.

Всі водопровідні мережі проектують на основі плану забудови населеного пункту. При цьому приймають до уваги конфігурацію на­селеного пункту; взаємне розташування джерела водопостачання і спо­живачів; розташування вулиць, кварталів і зосереджених водоспоживачів (заводи, фабрики та інші); рельєф місцевості. Мережі прокладають по проїздах або узбіччях доріг паралельно лінії забудови. В повздовжньому профілі трубопроводи повторюють рельєф місцевості на певній постій­ній глибині. При цьому трубам надається певний похил не менше 0,001 в напрямку до випуску, що забезпечує спорожнення мережі та випуск з неї повітря. З цією метою в підвищених місцях мережі влаштовують вантузи, а в понижених — випуски. Заглиблення водопровідних труб залежить від глибини промерзання ґрунту, температури води в трубах та режиму її подачі. Трубопровід повинен бути на 0,5 м нижче розрахун­кової глибини промерзання, але не вище, ніж 0,7 м до верху труби. Трасу господарсько-питного водопроводу заборонено прокладати на території звалищ, цвинтарів та місць поховання худоби.

За характером взаємного розташування насосних станцій, во­допровідних мереж і напірно-регулюючих споруд розрізняють такі схеми живлення водопровідної мережі: з одностороннім живленням або з прохідною баштою (рис. 1.2); з двостороннім живленням або з контррезервуаром; комбіновані. За розташу­ванням в плані магістральних ліній розрізняють: тупикові (розгалужені), кільцеві і комбіновані мережі (рис. 4. 8).


Рис. 4. 8. Схеми водопровідних мереж: а) – тупикова; б) – кільцева; в) - комбінована

Водопровід, який виконано за тупиковою схемою, дешевший, але він застосовується лише в тих випадках, коли допускається перерва у во­допостачанні на період усунення можливої аварії. Надійнішими є кільцеві водопроводи, які забезпечують безперебійну подачу води споживачам. В населених пунктах найчастіше використовують комбіновані схеми. Кільце охоплює райони найбільшого водоспоживання, а до окремих водоспоживачів прокладають від кільця тупики. В подальшому ці тупики при розширенні населеного пункту можуть бути закільцьовані. Слід зазначити, що протипожежні мережі виконують за кільцевою схемою. Дозволяються тупики лише для коротких ліній, а при довжині 200 м і більше в кінці во­допровідних ліній повинні бути протипожежні водойми.

Труби для водопровідних мереж. Для влаштування зовнішніх водопровідних мереж використовують, чавунні, азбестоцементні, залізобетонні та пластмасові труби. Вибір матеріалу труб здійснюють за техніко-економічними розрахунками, які враховують робочий внутрішній тиск, агресивність ґрунту і води, умови роботи трубопроводу, санітарні вимоги тощо. Для зовнішніх напірних мереж рекомендується застосовувати переважно неметалеві труби, а металеві — лише на відповідальних ділянках, де потрібно мати вищий ступінь надійності роботи водопровідної мережі.

Сталеві труби виготовляють безшовними і зварними (з прямим або спіральним швом). Безшовні труби мають високу міцність і тому їх використовують для влаштування підземних переходів під залізницями та автомагістралями, в дюкерах, в сейсмічних районах та просадних ґрунтах. Широке застосування сталеві труби знайшли для внутрішніх водопроводів. За діючими стандартами випускають сталеві труби ді­аметром 6-1400 мм і довжиною 4-12 м.

Сталеві труби, які прокладені в землі, необхідно захищати від корозії, інакше вони досить швидко вийдуть з ладу. Сталеві труби з'єд­нують між собою, як правило, за допомогою зварювання. При монтажі сталевих трубопроводів застосовують гнуті, штамповані та зварні сталеві фасонні частини, які приварюються до труб. Різьбові з'єднання застосовують переважно для внутрішніх мереж.

Чавунні труби порівняно зі сталевими довговічніші за рахунок значної товщини стінок. Недоліки чавунних труб — значна вага та крихкість при динамічних навантаженнях. Чавунні розтрубні труби та фасонні частини до них виготовляють діаметром 50-1200мм і довжиною 2-7м. Максимальний робочий тиск при використанні чавунних труб не повинен перевищувати 1,0-1,5 МПа.

Залізобетонні труби застосовують переважно для водоводів. ЦІ труби довговічні, вимагають для виготовлення невеликих витрат металу, але мають значну масу. Виготовляють залізобетонні труби діаметром 500-1500 мм на тиск 0,6-2 МПа і довжиною до 5,2 м. З'єднання залізо­бетонних труб — розтрубне. Герметизують стик гумовими кільцями з наступним чеканенням цементним розчином.

Азбестоцементні труби стійкі проти корозії, мають гладкі стінки з невеликим гідравлічним опором, малу масу і низьку теплопровід­ність, легко механічно обробляються, але вони крихкі, вимагають осо­бливої уваги при транспортуванні та динамічних навантаженнях. Азбестоцементні труби виготовляють діаметром 5-500 мм і довжиною 3-4 м. З'єднують азбестоцементні труби муфтами. Герметичність стиків забезпечується гумовими кільцями. В азбестоцементних трубах потоком води можуть вимиватися мікроскопічні скалки азбесту із стінок, що має негативні наслідки, особливо коли вода використовується для пиття.

Пластмасові (пластикові) труби виготовляють із полімерних матеріалів: поліетилену високої та низької щільності, полібутилену, поліпропілену, полівінілхлориду, поліхлорвінілу та інших. Труби ви­пускають на тиск 0,25-1 МПа, діаметром до 630 мм і довжиною 6-12 м. Труби малого діаметра (до 63 мм) випускають великої довжини і замотують на бухти. Пластмасові труби значно легші за металеві, стійкі до корозії, мають низький гідравлічний опір і низьку тепло­провідність, легко обробляються і стикуються, гнучкі і пластичні, але мають високий коефіцієнт лінійного розширення і при коливанні тем­ператури можуть змінювати свої властивості. Електроізоляційність полімерів виключає гальванічну та електрохімічну корозію, що над­звичайно важливо при прокладанні трубопроводів у ґрунті. Завдяки особливій структурі матеріалів, трубами не передаються коливання, глушаться вібрації та шуми. В пластмасових трубах не накопичуються і не затримуються ніякі відкладення: ні вапняні, ні каменеві, ні з будь-яких інших хімічних сполук.

Різновидом пластмасових є металопластикові (багатошарові) труби, в яких поєднані переваги металевих та пластмасових труб. Маючи всі переваги пластмасових труб, металопластикові витримують значно більший тиск (до 4 МПа), стійкіші до перепаду температур води (робоча температура від 0°С до 95°С), жорсткі до згинання і мають низький ко­ефіцієнт лінійного розширення (лише вдвічі більший, ніж у сталі).

З'єднують пластмасові труби зварюванням, склеюванням, розтру­бами або на фланцях. При монтажі внутрішніх водопроводів використовують різьбові з'єднання за допомогою пластмасових або металевих фасонних частин (муфти, кутники, трійники, хрестовини, переходи та ін.).

Арматура зовнішніх водопровідних мереж. Для організації належної експлуатації на зовнішніх водопровідних мережах передбачають встановлення запірно-регулювальної (засувки), запобіжної (запобіжні та зворотні клапани, вантузи) і водорозбірної арматури (водорозбірні колонки, пожежні гідранти).

Засувки призначені для управління потоком води в мережі і ви­мкнення окремих ділянок для огляду і ремонту, їх встановлюють в місцях перетину магістралей і відгалужень від них з таким розрахунком, щоб під час ремонту вимикали не більше п'яти пожежних гідрантів. Прохід в засувках перекривається запірними дисками, які пересуваються гвин­товим шпинделем. Засувки (рис. 4.9) за конструкцією запірних дисків поділяються на паралельні і клинові, а за конструкцією шпинделя — з висувним і невисувним шпинделем.

Зворотні клапани призначені для пропускання води лише в одному напрямку (рис. 4.10а). їх встановлюють на напірних лініях насосних станцій. Запобіжні клапани призначені для захисту трубопроводів від руй­нування при підвищенні в них тиску вище за допустимий. На рис. 4.106 показано пружинний запобіжний клапан, в якому тиск відкриття клапана регулюється стисненням пружини.

Вантузи (рис. 4.11) встановлюють у найвищих точках трубопро­воду для автоматичного впуску або випуску повітря в трубопровід. Накопичення повітря в трубопроводі недопустиме, тому що це знижує пропускну здатність, викликає

Рис. 4. 9. Засувки: а —паралельна; 6 — клинова (з невисувним шпинделем):

1— шпиндель; 2 — маховик; 3 — сальник; 4 — кришка; 5 — корпус; 6 — диск; 1 - латунні ущільнюючі кільця; 8 — клин


Рис. 4. 10. Клапани: а — зворотний; б — запобіжний; 1 – корпус; 2 — клапан; 3 — пружина

Рис. 4. 11. Вантуз: а —загальний вигляд; б—установка на водоводі; 1 — корпус; 2 — горловина; 3 — шаровий поплавок; 4 — клапан для випуску повітря; 5 – засувка; 6 - водовід

гідравлічні удари і аварії. При накопичуванні повітря рівень води у вантузі знижується, поплавок опускається, клапан відкривається і під тиском води повіт-

ря виходить в атмосферу. При утворенні вакууму клапан відкривається під атмосферним тиском.

Пожежні гідранти (рис. 4.12а) призначені для забору води із зо­внішніх мереж для гасіння пожежі. Пожежні гідранти розташовують у колодязях на спеціальній підставці. При користуванні гідрантом па нього нагвинчується переносний стендер (рис. 4.126), до якого під'єднують пожежні рукави. Крім підземних, можуть використовуватись і наземні гідранти, які поєднують з водорозбірними колонками. Гідранти встановлюють на водопровідній мережі

Рис. 4.12. Конструкція пожежного гідранта і стендера: а — пожежний гідрант; б — стендер: 1 —стояк; 2 — пожежна підставка; З — клапан; 4 — штанга з квадратною голівкою; 5 — спускний пристрій; б — ковпак; 7 — корпус стендера; 8 — штанга стендера з квадратною голівкою; 9 — штуцер для під'єднаних пожежного рукава; 10 — запірний пристрій штуцера; 11 — рукоятка (розміри в мм)

на віддалі не більше 150 м один від одного. Колодязі, де розташовані пожежні гідранти, повинні бути не ближче, ніж за 5м від стін будівель і мати зручний під'їзд.

В житлових кварталах, які не мають каналізації і вводів у будинки, воду беруть безпосередньо із зовнішньої мережі через встановлені на ній водорозбірні колонки (рис. 4.13). Водорозбірні колонки, як правило, розташовують вздовж вулиць і на перехрестях за умови, що радіус дії кожної колонки не перевищує 100м. При напорі в мережі більше 0,1 МПа забезпечується нормальна робота колонок.

Рис. 4. 13. Водорозбірна колонка: а—загальний вигляд; б — деталь верхньої частини; 1 — піднімальний важіль з рукояткою; 2 — трубчаста штанга; 3 — подаюча труба; 4 — патрубок; 5 ежектор; 6 — приймальний бачок; 7 — клапан

Для забезпечення потрібної експлуатації мережі потрібно так роз­містити на ній водопровідну арматуру, щоб можна було легко регулю­вати подачу води, виключати окремі ділянки для ремонту і регулювання водорозбору. Розташування на мережі арматури, фасонних частин, во­допровідних колодязів та інших деталей показують умовними позначен­нями на спеціальному кресленні, яке називається деталюванням мережі. Деталювання виконують на схемі без масштабу, але так, щоб його кон­фігурація відповідала контуру мережі. За даними деталювання складають специфікацію фасонних частин, арматури та водопровідних колодязів.

Споруди на водопровідній мережі та водоводах. Водопровідні колодязі призначені для розміщення водопровідної арматури, управління нею, проведення ремонтних і профілактичних робіт. Колодязь має робочу камеру і над нею горловину для спуску (рис. 4. 14): Горловина закривається чавунним або сталевим люком з кришкою. Люки розташовують таким чином, щоб не заважати проїзду транспорту і щоб у колодязі не потрапляла поверхнева вода.

Рис. 4. 14. Збірний залізобетонний оглядовий колодязь: 1 — кільця; 2 — плита перекриття; 3 — вимощення; 4 — ходові скоби; 5 — плита дна

За відсут­ності твердого покриття люки повинні виступати над поверхнею землі на 5 см, а навколо них необхідно влаштовувати вимощення шириною 1 м з похилом від люка.

За формою в плані водопровідні колодязі бувають круглі і пря­мокутні. Форму і розміри в плані колодязя вибирають залежно від ді­аметра труб, а також від розмірів арматури і фасонних частин. Колодязі влаштовують із залізобетону, цегли, пластмаси.

Для захисту колодязя від потрапляння ґрунтових вод (при мокрих ґрунтах) передбачають ізоляцію дна і стінок на 0,5 м вище рівня ґрун­тових вод. Розроблено серії типових проектів водопровідних колодязів з різними схемами фасонних частин і арматури для сухих, мокрих та просідних ґрунтів.

При проходженні трубопроводу через залізницю та автомобільні шляхи його укладають в запобіжний футляр зі сталевих труб (рис. 4. 15а). Футляри (кожухи) захищають від руйнування залізницю чи автомобіль­ну дорогу у випадку аварії трубопроводу, а також сам трубопровід від дії зовнішніх сил, які виникають під час руху транспорту. Прокладання футлярів здійснюють

відкритим (траншейним) або закритим (проколю­вання, горизонтальне буріння)



г)

Рис. 4. 15. Схеми переходів: а — під залізницею; б — дюкером під річкою; в — естакадою над автомобільною дорогою; г — естакадою через яр: 1 — колодязь;

2 — кожух; 3 — спускна труба; 4 — робоча труба; 5 — вантуз; 6 — короб; 7 — утеплювач

способами. Футляри влаштовують із ан­тикорозійною ізоляцією та захистом від електрохімічної корозії.

Внутрішній діаметр футляра приймається, як правило, на 200 мм більшим від зовнішнього діаметра робочого трубопроводу. Робоча труба в футлярі розташовується на опорах. Простір між футляром та трубопроводом заповнюється ізоляційними матеріалами або цементно-піщаним розчином.

При влаштуванні переходів замість футлярів можуть використову­вати прохідні або непрохідні тунелі. Глибина закладання труби футляра або тунелю (відстань від підошви рейки або покриття автодороги до верху труби) має бути не менша 1,0 м при відкритому способі виконання робіт, та не менша 1,5 м при виконанні робіт закритими способами.

На кінцях футляра встановлюють колодязі із засувками для вимкнення водопроводу на випадок аварії. Відстань від колодязів (кінця футляра) до осі крайньої колії приймається не меншою за 8 м, до краю виїмки або ( водовідвідних каналів - не меншою 3 м, до підошви насипу — 5м.

Прокладання трубопроводу через річку, яр або канал може здій­снюватись за допомогою дюкеру (рис. 4. 156) або в утеплених кожухах під мостом, або естакадою (рис. 4. 15в, г). При перетині з річкою про­кладають по дну дюкер не менше, ніж в дві лінії із сталевих труб, по­критих підсиленою антикорозійною ізоляцією. Мінімальна відстань між верхом труби і дном річки 0,5 м, а для судноплавних — в межах фар­ватеру — 1,0м. Відстань в плані між трубами приймається 0,7-1,5 м. При влаштуванні дюкеру через яр або канал необхідно виконувати всі вимоги, як і при перетині із річкою. При цьому слід звертати увагу на за­кріплення схилів яру.

Переходи через широкі, але неглибокі, яри слід влаштувати естака­дами, які можливо використовувати як пішохідні мости. Трубопровід в цьому випадку прокладається в коробі (рис. 4. 15г).

5. Основи проектування систем водопостачання

Розрахункові норми та режим водоспоживання. При проектуванні систем водопостачання необхідно знати кількість води, яка має бути подана водопроводом, види і кількість водоспоживачів з урахуванням перспективного плану розвитку об'єкта, розрахункові норми споживання води кожним видом споживача та режим споживання води протягом доби.

Нормою водоспоживання називають кількість води, що витрача­ється на певні потреби за одиницю часу або на одиницю продукції, що виробляється. В населених пунктах норми господарсько-питного во­доспоживання призначають на основі вивчення фактичного об'єму та режиму водоспоживання в аналогічних умовах або, якщо це неможливо, за СНиП 2.04.02-84.

Середньодобові норми господарсько-питного водоспоживання в населених пунктах на одного жителя (за рік) при забудові будинками, обладнаними внутрішнім водопроводом та каналізацією, такі: без ванн — 125-160 л/добу; з ваннами і місцевими водонагрівачами 160-230 л/добу; з централізованим гарячим водопостачанням — 230-350 л/добу. В на­селених пунктах, де водокористування здійснюється за допомогою во­дорозбірних колонок, питомі витрати дорівнюють 30-50 л/добу. Потреби місцевої промисловості та"непередбачені витрати враховуються збіль­шенням питомих витрат води на 5-10 %.

Питомі витрати води на промислові потреби підприємств залежать від Типу продукції, що випускається, прийнятої технології, встановленого обладнання. Ці дані визначають за технологічним паспортом підприєм­ства. Для орієнтовних підрахунків витрат води на підприємствах користу­ються нормами споживання води на одиницю продукції. Так, наприклад, на молочних заводах на переробку 1 т молока необхідно 7,5-12 м3 води, на хлібозаводах — 1,8-4,8 м3 води на 1 т хліба, на м’ясокомбінатах - 10-40 м3 води на 1 т продукції, на цукрозаводах — 18-25 м3 води на 1 т цукру, на плодоовочевих консервних заводах — 8-28 м3 води на 1 тис. банок, на цегельних заводах — 1,3-1,8 м3 води на 1 тис. штук цеглин. Крім виробни­чих, на промислових підприємствах потрібно враховувати господарсько-питні потреби води за нормою:

45 л за зміну на одну людину в цехах з те­пловиділенням більше 23,2 Вт/м3; 25 л — в інших цехах. Ці витрати не враховують витрати води на душ в кінці робочої зміни, які приймають за розрахунковими витратами води на душ на одного працівника, або із розрахунку 500 л/год на одну душову сітку протягом 45 хв. Кількість душових сіток визначають за розрахунковими витратами води на душ та кількості людей, які працюють і приймають душ в найбільш чисельній зміні, залежно від виробничих процесів.

Питомі витрати води на поливання за відсутності даних про площі
проїздів та зелених насаджень, що поливаються, визначаються із розра-­
хунку 50-90 л/добу на одного мешканця залежно від кліматичних умов
(на півдні більше). Кількість поливань для північних районів — одне,
для південних — два.

Крім регулярного забезпечення господарсько-питних і виробни­чих потреб, система водопостачання при необхідності повинна пода­вати воду на гасіння пожеж. Витрата води на гасіння пожеж необхідна тільки при їх виникненні і тому враховується лише при перевірочних розрахунках водопровідної мережі та при визначені об'єму запасних ємностей (РЧВ, водонапірної башти, протипожежних резервуарів). Витрати води на зовнішнє гасіння пожежі в населеному пункті та роз­рахункова кількість пожеж приймаються за нормативами. Додатково до
витрат води на зовнішнє гасіння пожеж слід враховувати витрати води
на внутрішнє гасіння пожежі в житлових, громадських та виробничих
будинках, які обладнані внутрішніми пожежними кранами. Перелік
таких будинків і нормативні витрати води на внутрішнє гасіння пожежі
наведені в СНиП 2.04.01-85.

Визначення розрахункових витрат води та необхідних напорів у зовнішніх водопровідних мережах. Режим господарсько-питного водоспоживання протягом доби, місяця, року в населеному пункті не буває рівномірним і залежить від багатьох факторів (режим життя і трудової діяльності людини, пори року, місцеві умови тощо). Звичайно приймають, що протягом року ко­ливання водоспоживання буває за літнім і зимовим графіками. В роз­рахунках ці коливання оцінюють коефіцієнтом добової нерівномірності: найбільшим Kдоб. max = 1,3; найменшим Кдоб. min = 0,7.

Протягом доби погодинні витрати мають значне коливання, яке враховується коефіцієнтом погодинної нерівномірності:

• найбільшим Kr. max = αmax • βmax ; , (4. 3)

• найменшим Kr. min = αmin • βmin ; , (4. 4)

де - αmax = 1,2 – 1,4; αmin = 0,4 – 0,6 - коефіцієнти, які враховують ступінь благоустрою будинків, режим роботи підприємств та інші місцеві умови (СНиП 2.04.02-84), β — коефіцієнт, який враховує чисельність мешканців у населеному пункті (табл. 4.1).

Залежно від значення Kr. max приймають типовий графік розподілу добових витрат за годинами доби.

Таблиця 4.1

Значення коефіцієнта β

Коефі-

цієнт

Чисельність мешканців, тис. чол.

До

0,1

0,2

0,5

1,0

4

10

20

50

100

300

1000

і більше

βmax

4,5

3,5

2,5

2

1,5

1,3

1,2

1,15

1,1

1,05

1

βmin

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,85

1

Для промислових підприємств погодинні витрати води на тех­нологічні потреби приймають рівномірними за годинами доби протягом зміни або за вимогами технологів, на господарсько-питні потреби роз­поділ добових або змінних витрат води виконують згідно з нормами. Витрати води на душові на підприємствах розподіляють на наступну після кожної зміни годину.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води, м3/добу, на гос­подарсько-питні потреби населення визначають за формулою:

g ж • Nм

Qnдоб.ж = ―――――, (4. 5)

1000

де g ж ― питомі витрати води, л ∕ доб•чол., • Nм ― розрахункова чисельність мешканців, чол.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води, м3 /добу, на полив:

Qnолдоб.т = 10 g ж.пол. • F1 , (4. 6)

де - g ж.пол. – питомі витрати води, л/ м2, на один полив, F1 – площа поливу, га.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води на промислові потреби, м3 /добу, дорівнюють:

Qnрдоб.т = 10 g ж.пр. • N2 , (4. 7)

де g ж.пр — питомі витрати води, м3, на одиницю продукції, N2 — кіль­кість продукції, що випускається.

В розрахунках систем водопостачання, як правило, визначають спочатку погодинні витрати води для кожної категорії водоспоживачів, а потім підсумовують ці значення, тобто визначають погодинне водо­споживання всього населеного пункту.

Погодинні витрати води споживачами, м3/год, дорівнюють:

qr = α/100 • Qдоб.тax , (4. 8)

де а — розподіл добових витрат Qдоб.тax для конкретної години, %.

Найбільші секундні витрати, л/с:

qtot = qhr.max ∕3,6 , (4. 9)

де qhr.max — найбільші погодинні витрати води, м3 /год, для всього населеного пункту або окремого водо споживача.

За погодинними витратами води будують графік водоспоживання у населеному пункті.

У водопровідній мережі повинен бути тиск, який забезпечить підйом і виливання води у найвищій водорозбірній точці. Тобто вільний потрібний напір, м, у мережі:

Нh = hr + Σhw + hр, (4. 10)

де hr - геометрична висота підйому води від поверхні землі до найвище розташованої точки, м; Σhw — втрати напору від точки підключення водопровідної мережі до водорозбірної арматури, м; hр — робочий напір на виливання з водорозбірної арматури, м, який визначається за СНиП 2.04.01-85 (додаток 5).

Відповідно до СНиП 2.04.02-84 у зовнішній водопровідній мережі повинен забезпечуватись необхідний вільний напір:

Нпh = 10 + 4(п – 1), (4. 11)

де п — кількість поверхів будинку.

Вільний напір біля водорозбірної колонки повинен бути не меншим за

10 м. Вільні напори у зовнішній мережі виробничого водопроводу ви­значають за технічними даними. Вільний напір у водопровідній мережі під час гасіння пожежі залежить від прийнятої системи пожежегасіння (рис. 4. 16).

а)

Рис. 4. 16. Схеми гасіння пожежі з водопроводу високого (а) і низького (б) тиску

Є, системи високого і низького тиску. В системі високого тиску пожежу гасять безпосередньо з мережі за допомогою пожежних рукавів, які під'-єднуються до пожежних гідрантів.

Вільний напір в мережі водопроводу високого тиску повинен бути достатнім для того, щоб подати воду у найвищу точку будинку, що горить, пожежними рукавами довжиною 120м і забезпечити виліт зі ствола (брандспойта) компактного струменя на висоту 10 м. Орієнтовно цей вільний напір можна визначити:

Н в. пож ≈ Н б + 28м, (4.12)

де: Н6 — висота будинку, м.

В системі пожежегасіння низького тиску вода з гідрантів водопро­відної мережі забирається насосами пожежних машин і подається ру­кавами до місця пожежі з тим же напором, що і у випадку використання систем високого тиску (рис. 4. 15, б). У водопровідній мережі при пожежі підтримується відносно невеликий вільний напір, рівний 10 м.

Основи розрахунку водопровідних мереж. Для визначення діаметрів труб і втрат напору на всіх ділянках мережі при пропуску ними розрахункових витрат води виконують гідравлічні розрахунки водоводів і водопровідної мережі. Втрати напору потрібні для визначення висоти водонапірної башти і напору насосів. Гідравлічний розрахунок виконують для магістральних ліній і водоводів. Залежно від схеми живлення мережу розраховують на такі характерні випадки: максимальне водоспоживання; максимальне водоспоживання і пропуск додаткових протипожежних витрат; транзит у напірний бак. Розрахунок на перші два випадки потрібний для всіх схем мережі, а на третій — для схеми з контррезервуаром.

Підготовка мережі до розрахунку полягає у складанні умовної роз-рахункової схеми з вузловими точками відбору води, що розташовані, як правило, на перетинах магістральних ліній. Вузлові точки поділяють мережу на розрахункові ділянки. На ділянках і у вузлових точках визначають розрахункові витрати води і за цими витратами з урахуванням швидкості руху води в трубах визначають діаметри магістральних трубопроводів. Економічно доцільна швидкість складає: для труб малого діаметра 0,6-0,9 м/с; для труб великого діаметра — 0,9-1,5 м/с. За фор­мулами гідравліки при відомих діаметрах і витратах ділянок мережі ви­значають втрати напору.

Водопровідна мережа повинна весь час подавати в населений пункт потрібні витрати води з напором, який забезпечує нормальний її розбір. Найінтенсивніше мережа працює у годину максимального водорозбору, коли по трубах проходять максимальні витрати, і втрати в них досягають найбільших значень. В ці години лінія п’єзометричних напорів займає найнижче положення, тобто напір в мережі мінімальним (рис. 4. 17).

Рис. 4. 17. Схема роботи водопроводу при господарсько-питному водоспоживанні

Тиск (напір) в трубах в різних точках мережі повинен бути достатнім для забезпечення нормального водо розбору із санітарних приладів, в тому числі на верхніх поверхах будинків. Мінімальний вільний напір встановлюють за нормами залежно від кількості поверхів будинків: при одноповерховій забудові — 10 м; при багатоповерховій забудові на кожний поверх додають 4 м.

Великі напори в мережі небажані, оскільки при цьому збільшу­ються невиробничі втрати води, підвищується можливість виникнення аварій, виникають незручності при водорозборі. Тому рекомендується, щоб найбільший напір у водорозбірній мережі не перевищував 60 м (до­пустимий напір).

Точка мережі, в якій вільний напір в годину максимального водоспо­живання буде найменшим, називається диктуючою. Якщо в диктуючій точці буде утворений необхідний вільний напір, то у всіх інших точках мережі він буде більшим. За цією умовою знаходять висоту водонапірної башти та напір насосів.

Контрольні запитання

1. Які Ви знаєте типи насосів та їх характеристики?

2. Які насосні станції використовуються для систем водопостачання?

3. Регулюючі та запасні споруди в системі водопостачання.

4. Схеми трасування водопровідних мереж.

5. Які труби використовують для влаштування зовнішніх водопровідних мереж ?

6. Арматура зовнішніх водопровідних мереж.

7. Споруди на водопровідній мережі та водоводах.

8. Розрахункові норми та режим водоспоживання.

  1. Визначення розрахункових витрат води та необхідних напорів у зовнішніх водопровідних мережах.

  2. Гідравлічний розрахунок для магістральних ліній і водоводів.

  3. Схеми гасіння пожежі з водопроводу.

2. ВОДОВІДВЕДЕННЯ. ПОКРАЩЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

ТЕМА 5. Системи і схеми водовідведення

  1. Призначення окремих елементів системи водовідведення.

  2. Види каналізації. Види стічних вод.

  3. Види систем водовідведення.

1. Призначення окремих елементів системи водовідведення

Комплекс інженерних споруд і санітарних заходів, призначених для збору стічних вод в місці утворення, відведення (транспортування) їх за межі обслу­говуваного (каналізованого) об'єкта, очищення, знешкодження і знезараження стічних вод і утворюваних осадів, випуску очищених стічних вод у водоймища, називається водовідвідною системою або каналізацією.

Система каналізації складається з наступних елементів (рис. 5.1):

внутрішні каналізаційні пристрої (внутрішні будинкові й внутрішні це­хові) призначені для прийому стічних вод в місці утворення і відведення їх за межі будівлі. Пристрої складаються з приймачів - санітарних приладів (унітазів, пісуарів, раковин, умивальників, мийок, трапів, ванн та ін.), з мережі відвідних труб, стояків і випусків до першого зовнішнього каналізаційного колодязя (рис. 4.2, 4.3). Кожний з приймачів забезпечений гідравлічним затвором (сифоном), що оберігає приміщення від попадання в них газів з каналізаційної мережі. Де­які санітарні прилади (унітази, трапи) мають гідравлічні затвори в своїх конс­трукціях. Стояки встановлюють в опалювальних приміщеннях, пропускають через горищне приміщення і виводять вище дахів, що створює в каналізаційній мережі умови для обміну повітря, тобто її вентиляцію;

зовнішня каналізаційна мережа - це розгалужена мережа труб, каналів, що збирають і відводять стічні води самопливом до НС або до очисних споруд. Залежно від призначення, місця укладання і розмірів зовнішню каналізаційну мережу називають внутрішньодворовою, внутрішньоквартальною або вулич­ною. Каналізаційна мережа, яка розташована в межах однієї дворової ділянки і об'єднує випуски з окремих будівель, називається дворовою (рис. 4.4). Мережу, яка прокладена в межах кварталу і приймає стоки від будівель в цьому кварталі, називають внутрішньоквартальною (рис. 4.5). Мережу, що приймає стічні во­ди з внутрішньоквартальних мереж, називають вуличною. Внутрішньоквартальна каналізаційна мережа закінчується контрольним колодязем (КК), розташо­ваним за межами кварталу. Ділянку мережі, що поєднує контрольний колодязь з вуличною мережею, називають сполучною гілкою.

Частина каналізованої території, яка обмежена вододілами, тобто найви­щими за відмітками землі лініями, від яких рельєф місцевості знижується все­редину цієї території, має назву басейну каналізування. Басейнами є і райони з пониженням рельєфу до однієї із своїх меж (до водоймища, яру). У межах кож­ного басейну вулична каналізаційна мережа об'єднується одним або декількома колекторами, які відводять стічні води за межі басейну.

Рис. 5.1 - Схема каналізації населеного пункту: РСП - районна станція перекачування; ГНС - головна НС; ОСК - очисні споруди каналізації; 1 - квартали населеного пункту; 2 - вулична мере­жа; 3 - колектори; 4 - головний колектор; 5 - напірний колектор; 6 - випуск очище­них стічних вод у водоймище; 7 - аварійний випуск

Колектором називають ділянку каналізаційної мережі, що приймає стічні води з двох або декількох вуличних ліній. Розрізняють колектори басейну каналізування (які об'єднують каналізаційну мережу всього басейну), головний ко­лектор (який об'єднує два або декілька колекторів басейнів каналізування), за­міські або відвідні колектори (що не мають приєднань, відводять стічні води транзитом за межі об'єкта каналізування до НС і ОС). Великі колектори нази­вають каналами;

насосні станції і напірні водоводи (колектори). Стічні води, якщо дозво­ляє рельєф місцевості, передають на ОС самопливом. При великих заглиблен­нях колекторів у знижених місцях влаштовують насосні станції для підйому стічних вод на вищі відмітки, звідки вони самопливом надходять на ОС. Залеж­но від призначення насосні станції підрозділяють на місцеві - для перекачуван­ня стічних вод одного або декількох окремих об'єктів каналізуван-

будівлі: 1 – витяжна вентиляційна труба; 2 – стояк; Рис. 4.3. Схема внутрішньої

3 – внутрішні будинкові каналізаційні пристрої виробничої каналізації:

(санітарно-технічні прилади); 4 – відвідна труба; 1- виробничі апарати або машини;

5 – ревізія; 6 – випуск; 7 – оглядовий колодязь 2- лоток; 3- стояк; 4- сифон; 5- ви-

на дворовій мережі; 8 – дворова мережа; 9 – огля- пуск; 6- оглядовий колодязь;

довий колодязь; 10 – сполучна гілка; 11 - оглядо- 7- відстійник

вий колодязь на вуличній мережі; 12 – вулична

мережа

ня; районні - для вод окремих районів або басейнів каналізування; головні - для вод каналізо­ваного населеного пункту (об'єкта). Ділянку каналізаційної мережі від НС до самопливного каналу або ОС називають напірним колектором;

споруди для очищення стічних вод і обробки осаду призначені для виді­лення з поступаючих стічних вод забруднень, що містяться в них. Крім того, на кожній очисній станції так чи інакше вирішують питання обробки утворюваних осадів; вони можуть оброблятися безпосередньо на території даної станції або передаватися для обробки на іншу станцію. Очисні споруди каналізації роз­ташовують нижче за течією річки відносно обслуговуваного об'єкта на де­якій відстані від забудови. Таким чином, навіть очищені стічні води скидаються у водоймище за межами міста або підприємства і забруднення річкової води в межах населеного пункту не відбувається;

випуски у водоймище - трубопроводи, які призначені для відведення очищених стічних вод у водоймище. Конструкція цих споруд обумовлена таки­ми вимогами: забезпечення швидкого і інтенсивного змішування стічних вод з водою водоймища і виключення руйнування самого випуску потоками стічної води, що скидається, і води водоймища. Аварійні випуски розташовуються на головних колекторах і перед насосними станціями. Скидання води в річку через випуски допускається тільки в надзвичайних ситуаціях - при аваріях на колек­торах або насосних станціях.

2. Види каналізації. Види стічних вод

Внутрішні й зовнішні водовідвідні мережі є елементами сплавної каналі­зації, при якій рідкі, розчинені у воді забруднення транспортують на ОС для обробки за межі населених місць трубами і каналами, прокладеними під зем­лею. Для невеликих споживачів (приватні будинки) використовується інший вид каналізації - вивізна. У цьому випадку тверді й рідкі забруднення збирають у водонепроникних приймачах (вигрібні ями) і періодично, в міру наповнення їх, вивозять для обробки. Вивізна каналізація економічно невигідна, може бути використана тільки для збору невеликої кількості стічних вод і, на відміну від сплавної, не забезпечує належного санітарного стану території.

Воду, яку використовували для різних господарсько-побутових або вироб­ничих потреб і яка змінила при цьому свої властивості, називають стічною, сюди ж відносяться дощові й талі води.

Стічні води ділять на три групи:

  1. побутові (або господарсько-фекальні), які надходять від раковин, ванн, унітазів, трапів та інших санітарних приладів, що встановлені в житлових, гро­мадських і промислових будівлях. Ці води, забруднені в основному фізіологіч­ними виділеннями і господарськими відходами, можуть містити хвороботворні бактерії. До цієї категорії відносяться також банно-пральні й душові води;

  2. виробничі (або промислові) - такі, що утворюються при використанні во­ди в різних технологічних процесах виробництва (при охолоджуванні вагранок, печей і машин, забарвленні шкіри, тканин і їх промиванні, змиванні окалини та ін.);

  3. атмосферні (або дощові) - такі, що утворюються в результаті випадання атмосферних опадів (дощів, танення снігу і льоду).

Окрім цього, виділяють ще міські стічні води, що являють собою суміш виробничих і побутових стічних вод, тобто води, що надходять на міські очисні споруди.

Стічні води є складними багатокомпонентними утвореннями, забрудненими речовинами, які можуть знаходитися в розчиненому, колоїдному і дисперсному (нерозчиненому) стані. Колоїдні й нерозчинені речовини утворюють грубо- й тонкодисперсні суспензії, емульсії, піну.

За своїм походженням забруднення поділяються на мінеральні, органічні й біологічні (бактеріальні). Органічні речовини в побутових стоках знаходяться у вигляді білків, вуглеводів, жирів, продуктів фізіологічної переробки. Крім того, побутові стоки містять ганчір'я, папір, відходи рослинного походження, а також синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР). З неорганічних компонентів у цій категорії стоків присутні у вигляді іонів калій, натрій, кальцій, магній, хлор, карбонати, сульфати. Побутові стоки містять у своєму складі біологічні забруднення, які представлені бактеріями, в основному виділеними з кишечника людини, яйцями гельмінтів, дріжджовими і цвільовими грибками, вірусами, в зв'язку з чим ці стоки становлять епідеміологічну небезпеку для людей, а також тваринного і рослинного світів.

Склад стічних вод промислових підприємств різноманітний, проте в більшості випадків у цих водах відсутні фосфор і азот, вони звичайно не забруднені патогенною мікрофлорою.

До мінеральних забруднень відносять: пісок, глинисті частинки, частки руди і шлаку, розчинені у воді солі, кислоти, луги та інші речовини.

Органічні забруднення бувають рослинного і тваринного походження. До рослинних відносять залишки рослин, плодів, овочів і злаків, папір, рослинні масла, гумінові речовини та ін. Основний хімічний елемент, що входить до складу цих забруднень, - вуглець. До забруднень тваринного походження відносять фізіологічні виділення людей і тварин, залишки мускульних і жирових тканин тварин, органічні кислоти та ін. Основний хімічний елемент цих забруднень - азот. У побутових водах міститься приблизно 60% забруднень органічного походження і 40% мінерального. У виробничих стічних водах ці співвідношення можуть бути іншими і змінюватися залежно від оброблюваної сировини і технологічного процесу виробництва.

До бактерійних забруднень відносяться живі мікроорганізми - дріжджові й цвільові грибки, різні бактерії і віруси. У побутових стічних водах містяться також патогенні бактерії - збудники захворювань черевного тифу, паратифу, дизентерії, сибірської виразки та ін., а також яйця гельмінтів, що потрапляють устічні води з виділеннями людей і тварин. Збудники захворювань містяться і в деяких виробничих стічних водах (шкіряних заводів, фабрик первинної обробки шерсті та ін.)

Нерозчинені речовини знаходяться у стічних водах у вигляді грубої суспензії з розміром частинок більше 100 мкм і у вигляді тонкої суспензії (емульсії) з розміром частинок 100-0,1 мкм. Дослідження показують, що в побутових стічних водах кількість нерозчинених завислих речовин залишається більш менш постійною і рівною 65 г/доб. на людину, яка користується каналізацією, з них 40 г можуть осідати при відстоюванні. Знаючи норму каналізування на лю­дину і кількість забруднень, що приходяться на людину в добу, можна визначи­ти вміст їх в одиниці об'єму стічних вод, тобто їх концентрацію.

Атмосферні води іноді можуть бути забруднені речовинами, що змивають­ся з території підприємства. У цьому випадку вони повинні очищатися як і ви­робничі стічні води. У сучасних містах стічні води деяких промислових підпри­ємств поступають в міську побутову каналізаційну мережу, тому в містах зви­чайно є змішані води, кількість забруднень в яких дуже коливається. У деяких містах при очищенні вулиць від снігу взимку користуються каналізаційною ме­режею. У цьому випадку кількість завислих речовин в ній може зростати.

У стічній воді, окрім азоту і вуглецю, міститься також велика кількість сір­ки, фосфору, калія, натрію, хлора і заліза. Ці хімічні елементи входять до скла­ду органічних або мінеральних речовин, що знаходяться у стічній воді в нероз-чиненому колоїдному або розчиненому стані.

3. Види систем водовідведення

Відомі наступні системи каналізації:

О - загальносплавна;

О - роздільна (повна або неповна);

О - напівроздільна;

О - комбінована.

Мережу, призначену для відведення атмосферних вод, називають водос­током або мережею дощової каналізації, а мережу, призначену для відведення побутових вод, - мережею побутової каналізації. Забруднені виробничі води ві­дводяться в мережу побутової каналізації, якщо вони не справляють шкідливої дії на процеси очищення, інакше для відведення цих вод влаштовують спеціа­льну мережу виробничої каналізації.

При загальносплавній системі каналізації всі побутові, виробничі й дощові води відводяться однією підземною мережею на очисні споруди для сумісного очищення (рис. 4.6).

Для розвантаження загальносплавної мережі при сильних дощах на головному колекторі влаштовують розділові камери-ливнеспуски, через які в разі виникнення великих витрат частина побутових, виробничих і дощових стічних вод скидається в найближче водоймище. Об'єм стічних вод, а отже і кількість забруднень, що скидається у водоймище, залежить від витрати води в річці й здатності її до самоочищення. Чим більше витрата води в річці, тим більша кількість стічних вод може бути в неї скинута. Об'єм скидання стічних вод через окремі ливне спуски залежить і від місця їх розташування. Через ливнеспуски, що розташовані в кінці колектора або перед насосною станцією, допускається скидання більшого об'єму стічних вод у водоймище, оскільки це скидання здійснюється за межами об'єктів водо­відведення. При цьому менші відносні об'єми стічних вод залишаються в мере­жі і потім поступають на очисні споруди. Через ливнеспуски, що розташовані на початку колекторів, допускається скидання менших об'ємів стічних вод. При цьому більший об'єм їх залишиться в мережі. Таким чином, відбувається міні­мальне забруднення річкової води в межах об'єктів водовідведення.

Відведення стічних вод забезпечує високий санітарний стан обслуговува­ної території. Недоліком цієї системи є те, що дощові води поступають в неї пе­ріодично в кількості, що на багато разів перевищує приток побутових і вироб­ничих вод. Це викликає необхідність будувати канали великої площі перетину, якими в суху погоду протікає небагато води. Іншим недоліком є епізодичне скидання у водоймище деякої частини побутових і виробничих стічних вод без очищення, можливе тільки при наявності поряд з обслуговуваними об'єктами річок з великими витратами води. Протяжність загальносплавної мережі менше мереж повної роздільної системи.

Повна роздільна система складається з двох або більшого числа самостій­них підземних мереж, кожна з яких призначена для відведення стічних вод пев­ного виду: побутова мережа слугує для відведення побутових вод від міста; виробнича мережа - для відведення виробничих вод; водостоки або до­щова мережа - для відведення атмосферних вод. Для очищення виробничих стічних вод передбачаються спеціальні очисні споруди, після яких частково очищені води можуть прямувати для доочистки на міські очисні споруди (ОСК) або (при достатньому ступені очищення) скидатися у водоймище. Можливо по­вторне використання очищених стічних вод у технологічному процесі підпри­ємств.

Основним недоліком повної роздільної системи водовідведення є проблема очищення поверхневого стоку для дотримання вимог з охорони водоймищ від

забруднень. Це завдання може бу­ти вирішене двома шляхами:

  1. створенням локальних очис­них споруд поверхневого стоку на дощовій мережі перед випус­ками (рис. 4.8, а);

  2. створенням централізованих очисних споруд поверхневого стоку за межами обслуговувано­го об'єкта і перекиданням на них дощових вод по головному колектору дощової мережі (рис. 4.8, б).

Розділення і відведення на очисні споруди частини найбільш забруднених вод забезпечується розділовими камерами. При порівняно малих витратах води

в дощовій мережі камери перепускають всю витрату дощових вод в головний

колектор. При порівняно великих витратах вони перепускають в головний ко­лектор лише частину води, але ту, що протікає по трубах в донній частині. Та­ким чином, на очищення відводяться найбільш забруднені води, що стікають в початковий період дощу, коли з поверхні басейну змивається основна маса за­бруднень, і донні потоки води, також найбільш насичені забрудненнями. При великих витратах води в дощовій мережі (в період сильних злив) менш забруд­нені дощові води відводяться у водоймище без очищення.

Неповна роздільна система має одну водовідвідну мережу, по якій відво­дяться побутові й виробничі стічні води; атмосферні води відводяться у водой­мище відкритими каналами, лотками, кюветами або канавами. Влаштування неповної роздільної системи можливе тільки для невеликих об'єктів. Звичайно ця система є проміжним етапом будівництва повної роздільної системи.

Напівроздільна система скла­дається з двох мереж: одна - для ві­дведення побутових і виробничих вод, інша - для відведення атмосфе­рних вод, але головні відвідні коле­ктори влаштовують спільними. При цьому дощова мережа з'єднується із спільним відвідним колектором через спеціальні розді­лові камери, в яких стік від дощів помірної інтенсивності прямує в спільний відвідний колектор, а при сильних дощах частина дощового стоку скидається в найближче во­доймище без очищення.

Комбінованою системою водовідведення називають таку систему, при якій

обслуговуваний об'єкт в одній частині обладнаний загальносплавною систе­мою, а в іншій - повною роздільною. Комбіновані системи звичайно склада­ються історично в міру зростання того або іншого населеного пункту.

Контрольні запитання

  1. Які основні завдання повинна виконувати система водовідведення?

  2. Які вимоги ставляться до системи водовідведення?

  3. Яке призначення мають внутрішньобудинкові каналізаційні пристрої і мережі?

  4. Яке призначення мають внутрішньоквартальні й вуличні мережі?

  5. Яке призначення мають колектори?

  6. Які принципи прокладення головного колектору?

  7. Яке призначення мають очисні комплекси систем водовідведення?

  8. Поясніть загальну схему каналізування населеного пункту.

9. Яка різниця між вивізною й сплавною каналізацією?
10.Як класифікують стічні води?

  1. Охарактеризуйте побутові стічні води.

  2. Які забруднення характерні для побутових стічних вод?

  3. Охарактеризуйте промислові стічні води.

  4. Охарактеризуйте атмосферні стічні води.

15.Які є джерела забруднення поверхневого стоку?

16. Які забруднення характерні для виробничих та атмосферних стічних вод? 17.Як утворюються так звані «міські» стічні води?

  1. Які забруднення за походженням характерні для різних видів стічних вод?

  2. Які забруднення за фізичним станом характерні для різних видів стічних вод?

20.Назвіть системи водовідведення населеного пункту, дайте їх коротку ха­рактеристику.

21.Назвіть умови застосування кожного виду системи каналізації: загально-сплавної, роздільної, напівроздільної, комбінованої.

ТЕМА 6. Зовнішні системи водовідведення

  1. Трасування зовнішніх мереж водовідведення.

  2. Особливості обладнання та споруд каналізаційних мереж.

  3. Порядок проектування системи водовідведення населеного пункту.

  4. Умови прийому стічних вод у каналізаційну мережу міста.

  5. Умови скидання очищених стічних вод у водні об'єкти.

1. Трасування зовнішніх мереж водовідведення

Схемою каналізації називають зображення на плані населеного пункту або промислового майданчика запроектованих для них каналізаційних споруд (ме­реж, насосних і очисних станцій).

Вибір схеми каналізації міста, населеного пункту або промислового об'єкта залежить від таких факторів:

  1. рельєфу місцевості. Водовідвідні мережі проектують як самопливні трубопроводи з частковим наповненням. Для забезпечення руху води трубоп­роводи повинні прокладатися з ухилом у напряму руху води. Для виключення значних заглиблень трубопроводи необхідно трасувати в напрямах, які співпа­дають з ухилом поверхні землі;

  2. місця розташування водоймища (якщо водоймище - річка, то і на­пряму руху води в ній). Від розташування водоймища і напряму руху води в рі­чці залежить місце розташування очисних споруд, тобто того місця, до якого повинне забезпечуватися транспортування стічних вод;

  3. грунтових умов, глибини залягання підземних вод. Від виду грунтів, глибини їх залягання і фізичних властивостей, наявності підземних вод та ін­ших умов залежать максимальне заглиблення трубопроводів, вибір місця роз­ташування насосних станцій і їх кількість;

  4. особливостей планування обслуговуваного об 'єкта, а також прийня­того числа мереж.

На схему мережі промислового підприємства впливають також розташу­вання цехів, насиченість території підземним господарством і внутрішньоза­водським транспортом.

Застосовують такі схеми каналізаційних мереж (рис. 5.1):

  1. перпендикулярна;

  2. пересічена;

  3. паралельна (віялова);

  4. зонна (поясна);

  5. радіальна.

Перпендикулярна (рис. 5.1, а) - колектори окремих басейнів каналізуван­ня, якщо немає зворотних ухилів, трасують найкоротшим шляхом - перпенди­кулярно до водоймища. Таку схему застосовують при ухилі поверхні землі до водоймища і відведенні чистих вод, що не вимагають очищення. При необхід­ності очищення вод цю схему можна легко переробити на пересічену.

Пересічена (рис. 5.1, б) - має широке розповсюдження, якщо територія ка-налізуємого об'єкта знижується у бік водоймища. При цій схемі колектори ба­сейнів каналізування трасують перпендикулярно до напряму перебігу води у водоймищі і перехоплюються головним колектором, що йде до очисних споруд паралельно річці. Така схема застосовується при плавному падінні рельєфу мі­сцевості до водоймища і необхідності очищення стічних вод. Вона зручна при реконструкції старих систем каналізації, виконаних за перпендикулярною схе­мою при скиданні стічних вод у водоймище без очищення.

Паралельна або віялова (рис. 5.1, в) - колектори басейнів каналізування спрямовані під кутом або паралельно один до одного і по відношенню до во­доймища і перехоплюються головним колектором, який відводить стічні води на очисні споруди перпендикулярно до напряму перебігу води у водоймищі. Схему застосовують при дуже крутих схилах до річки для зменшення ухилів труб, а отже і швидкості руху води в колекторах. Підвищені швидкості руху во­ди можуть спричинити руйнування трубопроводів.

Зонна, або поясна (рис. 5.1, г) - вживана при розташуванні об'єкта на тери­торії з терасами, горбистим, нерівномірним рельєфом. За цією схемою населе­ний пункт розбивають на зони (пояси) з самостійними мережами, стічні води нижньої зони перекачують в головний або відвідний колектор верхньої зони, що йде на очисні споруди. Від окремих об'єктів стічні води відводяться самоп­ливом. Кожна із зон має схему, аналогічну одній з перерахованих.

Радіальна (рис. 5.1, д) - застосовується при відведенні стічних вод окремих районів самостійними системами і при розкиданих майданчиках очисних спо­руд (при децентралізованій схемі водовідведення). Колектори басейнів каналі­зування мають радіальний напрям від центру населеного пункту до його пери­ферії, кожен район міста має незалежну мережу із самостійним головним і від­відним колекторами і з окремими очисними спорудами. Ця схема зручна тим, що при розширенні забудови міста не потрібна перебудова діючих колекторів.

2. Особливості обладнання та споруд каналізаційних мереж

Споруди на каналізаційній мережі

На каналізаційних мережах споруджують колодязі й камери.

Колодязі за своїм призначенням можуть бути оглядовими, сполучними, поворотними, перепадними і промивними. Їх встановлюють: у місцях зміни ді­аметрів, ухилів, напряму, приєднання притоків, при влаштуванні перепадів.

Між колодязями каналізаційні лінії слід прокладати прямолінійними.

Розрахункова швидкість руху стічної рідини має бути такою, щоб зростала за течією. Зменшення розрахункової швидкості (але не менше мінімальної) до­пускається лише після перепадних колодязів.

Розрахункова швидкість руху стічної рідини у бокових приєднаннях по­винна бути менше, ніж в основному колекторі.

Камери споруджують на всіх системах каналізації в місцях з'єднання декі­лькох каналізаційних ліній великих діаметрів в один колектор. Камери із збір­ного залізобетону можуть бути круглими й прямокутними.

Повороти в колодязях і камерах здійснюють за плавними кривими радіу­сом не менше трьох діаметрів труби найбільшого розміру і, як виняток за об­межених умов, - не менше двох діаметрів. Повороти колекторів діаметром або висотою від 1,2 м і більше дозволяється влаштовувати поза оглядовими колодя­зями за кривими з радіусом, рівним не менше п'яти діаметрам або п'ятикратній ширині каналу, з установкою оглядових колодязів на початку і в кінці.

Кут між приєднуваною і відвідною трубою повинен бути не менше 90о, оскільки круті повороти потоків у колодязях створюють додаткові місцеві опо­ри.

У колодязях труби з'єднують за допомогою відкритих лотків, виконаних за плавними кривими.

При перетині каналізаційних колекторів з господарсько-питним водопро­водом останній прокладають вище каналізаційних на 0,4м по вертикалі в світ­лі. Коли неможливо дотримати цю вимогу і доводиться прокладати водопровід нижче за каналізаційний колектор, для водопроводу застосовують сталеві, а для колектора - чавунні труби. Можна також прокласти водопровід у захисному футлярі завдовжки не менше 5 м в кожну сторону від перетину в глинистих грунтах і 10 м в тих, що фільтрують, причому каналізаційна труба на цій ділян­ці повинна бути металевою.

Труби і колектори

До каналізаційних труб і каналів ставлять вимоги щодо:

міцності;

водонепроникності;

нестираності;

хімічної стійкості;

гідравлічної гладкості;

термостійкості.

Матеріал труб вибирають з урахуванням призначення колекторів, складу і властивостей стічних вод і місцевих умов. Широке застосування одержали труби:

  • керамічні;

  • бетонні;

  • залізобетонні зі заздалегідь напруженою арматурою;

  • із залізобетонних блоків;

  • азбестоцементні,

  • чавунні;

  • пластмасові;

  • сталеві цільнопротягнуті і електрозварювані;

  • скляні та ін.

Перераховані види матеріалів труб і каналів можна застосовувати для від­ведення звичайних побутових і виробничих стічних вод, нейтральних (з рН=7) і слабколужних (з рН=8-10). При слабкокислих стоках (з рН=5-6) можна застосо­вувати керамічні й асбестоцементні безнапірні, для стічних вод середньо- і си-льнокислотних (з рН=5-3 і рН=3-2) - кислототривкі керамічні, фаолітові, поліе­тиленові, вініпластові, скляні; при рН=4-10 і температурі стоків до 60оС - фао­літові або поліпропіленові труби.

Для напірних каналізаційних колекторів застосовують чавунні, сталеві, за­лізобетонні, азбестоцементні труби. Чавунні труби застосовують у випадках, коли мають місце великі зовнішні навантаження, а також в районах обвалів і в зонах санітарної охорони. Сталеві труби використовують в районах з сейсміч­ністю понад 7 балів. Канали і колектори великих перетинів споруджують із за­лізобетонних блоків заводського виготовлення, цегли підвищеної якості і міц­ності.

В інженерній практиці застосовують два методи з 'єднання труб: «шелига в шелигу» і «за рівнями води». На рис. 5.2, а показані схеми з'єднання тру­бопроводів однакового діаметра. При з'єд­нанні трубопроводів «шелига в шелигу» поєднуються верхні ча­стини зводів труб, названі шелигами. Якщо з'єднання труб виконують «за рів­нями води» (рис. 5.2, б ), то поєднуються по висоті розрахункові рівні води. Найбільш поширеною є думка про необхідність з'єднання трубопроводів одна­кового діаметра «за рівнями води», а різного діаметра - «шелига в шелигу».

а) б)

Рис. 5.2- Схеми з'єднання каналізаційних труб: а - шелига в шелигу; б - за рівнями води

Глибина залягання вуличної каналізаційної мережі залежить від наступ­них умов:

1) виключення промерзання труб;

  1. виключення руйнування труб під дією зовнішніх навантажень;

  2. забезпечення приєднання до трубопроводів внутрішньоквартальних ме­реж і бічних гілок.

Для нормальної експлуатації каналізаційної мережі з метою забезпечен­ня безперебійності її роботи необхідно проводити систему заходів, основні з яких такі:

  • профілактична (попереджувальна) промивка і прочищення мережі від осадів;

  • усунення випадкових засмічень труб і каналів;

  • своєчасний поточний і капітальний ремонти мережі й ліквідація аварій;

  • нагляд за виконанням робіт і прийом в експлуатацію знов укладених ву­личних і дворових мереж;

  • оберігання підвальних приміщень від затоплення;

  • контроль за дотриманням правил техніки безпеки.

У надводній частині перетину каналізаційних труб накопичуються гази (сірководень, метан, вуглекислий газ та ін.), що виділяються із стічних вод, ви­кликають газову корозію труб та стиків і забруднюють повітря в мережі. Пари бензину, що виділяються із стічних вод, в суміші з азотом повітря дають вибу­хову суміш. Для видалення газів з каналізаційної мережі установлюють прип­ливно-витяжну вентиляцію. Зміна повітря і видалення газів відбуваються за рахунок різниці теплого (всередині будинку) і холодного (зовнішнього) повіт­ря. Тепле повітря йде через верхню вентиляційну частину каналізаційних стоя­ків будівель, а свіже поступає через нещільність з'єднань люків оглядових ко­лодязів або через спеціально влаштовувані тумби приточування. Тумби розта­шовують у перепадних колодязях і на ділянках мережі з глибоким заляганням від поверхні землі. Особливу актуальність вентиляційні тумби мають в умовах жаркого клімату.

Найбільше дії агресивних газів, стічних і підземних вод (корозії) підда­ються бетонні й залізобетонні труби, колектори й споруди. Для захисту бето­ну від корозії можна вживати наступні заходи:

3 застосовувати цементи, що не піддаються корозії; 3 збільшувати щільність і водонепроникність стінок труб; 3 покривати бетонні поверхні ізоляцією (жорсткою - цементна штукатур­ка, облицювання керамічними або пластмасовими плитами або цеглиною, або бітумною - обмазувальною, пластичною (бітумні мастики) або оклеювальною (рубероїд, пергамін)).

3. Порядок проектування системи водовідведення населеного пункту При проектуванні каналізаційної мережі визначають басейни каналізуван­ня, проводять трасування мережі, призначають початкову глибину закладення труб, визначають розрахункові витрати для ділянок мережі, проводять гідравлі­чний розрахунок і конструювання мережі, складають поздовжні профілі і прое­ктують споруди на каналізаційній мережі.

Деякі особливості етапів проектування каналізаційної мережі визначені нижче:

  1. Розробку схем водовідвідних мереж починають після визначення (хоча б орієнтовно) місця розташування очисних споруд, до яких повинне забезпечува­тися транспортування стічних вод.

  2. Далі обслуговуваний об'єкт розбивають на басейни водовідведення. З урахуванням розташування горизонталей на генплані проводять лінії вододілів. При продовженні їх до взаємного перетину і перетину з межами обслуговува­ного об'єкту можна орієнтовно визначити число басейнів водовідведення та їх межі.

  3. Складання схеми водовідвідної мережі доцільно починати з трасування колекторів басейнів водовідведення. Їх розташовують за найнижчим місцем ба­сейну. Трасування колектора повинне співпадати з ухилом поверхні землі. Ко­лектори басейнів завершують виходом до водоймища або за межі об'єкта водо-відведення.

  4. Виконують трасування головного колектора, завдання якого - прийняти й відвести воду від колекторів басейнів до очисних споруд. Часто він розташову­ється уздовж річки - по берегу її. Оскільки очисні споруди знаходяться внизу за течією річки відносно обслуговуваного об'єкта, то й напрям трасування голов­ного колектора, як правило, співпадає з напрямом перебігу води в річці. У цьо­му напрямі звичайно спостерігається і ухил поверхні землі.

  5. Якщо немає можливості самопливного відведення води колектором ба­сейну водовідведення в головний колектор, у схемі мережі передбачають насо­сну станцію. Орієнтовно визначають її місце, яке остаточно уточнюють після завершення гідравлічного розрахунку й побудови поздовжнього профілю коле­ктору.

Самопливне відведення води головним колектором до очисних споруд мож­ливе порівняно рідко, лише тоді, коли є великий ухил поверхні землі або вели­кий перепад між відмітками поверхні землі в місті й на майданчику очисних споруд. За відсутності можливості самопливного відведення води до очисних споруд місце насосних станцій визначають орієнтовно. Їх слід розташовувати або в різко виражених знижених місцях на трасі головного колектора, або в кі­нцевій частині його. У ряді випадків насосні станції розташовують в межах очисних станцій, що спрощує їх експлуатацію.

  1. Подальший важливий етап складання схеми - трасування вуличних тру­бопроводів. Місце їх розташування визначається необхідністю прийому і відве­дення води від кожного кварталу забудови. Принцип їх трасування диктується необхідністю забезпечення найменшого заглиблення внутрішньоквартальних мереж і вуличних трубопроводів і залежить від рельєфу місцевості та розмірів кварталів.

  2. Виконують гідравлічний розрахунок водовідвідної мережі, основою якого є складена схема. За підсумками розрахунку будують поздовжні профілі колек­торів і вуличних трубопроводів.

Слід відзначити, що для обслуговуваного об'єкту можуть бути складені де­кілька технічних проектів, оптимальний з яких буде вибраний після складання техніко-економічного обгрунтування.

4. Умови прийому стічних вод у каналізаційну мережу міста

Для забезпечення нормальної експлуатації каналізаційних мереж різного призначення, а також оберігання від передчасного руйнування від дії різних ре­човин, що шкідливо впливають на матеріал труб і колодязів, прийом стічних вод у каналізацію проводять з дотриманням ряду вимог, які встановлюють «Правила випуску води і прийому стічних вод підприємствами комунального водопостачання і водовідведення». Ці вимоги враховують:

  1. особливості влаштування водовідвідних споруд;

  2. особливості роботи водовідвідних мереж;

  3. застосовувані методи очищення стічних вод;

  4. можливість подальшого використання очищених стічних вод та осадів, що утворюються під час очищення вод.

Взагалі виробничі стічні води в суспільну і побутову каналізацію прийма­ють тільки в тих випадках, коли це не порушує роботи мережі і очисних споруд міської каналізації. Якщо у виробничих стічних водах знаходяться мінеральні забруднення, випуск їх в міську мережу каналізації недоцільний.

Виробничі стічні води, що скидаються в міську каналізаційну мережу і піддаються очищенню спільно з побутовими, не повинні містити:

О - речовин, які здатні засмічувати труби каналізаційних мереж або відклада­тися на їх стінках;

О - більше 500 мг/л завислих домішок і спливаючих речовин мінерального і органічного походження, які можуть засмітити мережу;

О - великої кількості кислот і лугів, що мають корозуючу дію на матеріал труб і споруди міської каналізації (найчастіше це бетон і залізобетон);

О - нафти, бензину, бензолу, газоліну, керосину, пари яких вибухонебезпечні;

О - шкідливих речовин в концентраціях, що перешкоджають біологічному очищенню стічних вод або заважають скиданню їх у водойми;

О - токсичних й радіоактивних речовини, збудників інфекційних захворю­вань і речовин, для яких не встановлені гранично-допустимі концентрації (ГДК);

О - температура стічних вод не повинна перевищувати 40°С;

О - рН суміші стічних вод має бути в межах 6,5-9. Стічні води, що не задовольняють вказаним вимогам, повинні бути підго­товлені до скидання в міську каналізацію. Для цього їх піддають попередньому локальному очищенню на очисних установках у цехах або на заводських очис­них спорудах.

Скидання промислових стічних вод у міську систему водовідведення має здійснюватися рівномірно протягом доби.

5. Умови скидання очищених стічних вод у водні об 'єкти

Скидання стічних вод у водойми є одним з видів водокористування і здій­снюється відповідно до дозволу, який видають місцеві органи екологічної без­пеки (районні й міські управління екології Мінекології України).

Умови скидання стічних вод у водні об'єкти регламентуються норматив­ними актами й правилами, а саме Законом України "Про охорону навколишньо­го природного середовища", " Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами" і "Правилами санітарної охорони прибережних районів морів". Правила містять загальні вимоги до складу й властивостей води (після скидання в неї стічних вод) у водних об'єктах. Всі ці вимоги повинні виконува­тись при проектуванні скидання стічних вод у водойми. Після скидання стічних вод допускається деяке погіршення якості води у водоймах, але це не може впливати на їх життєдіяльність і можливість подальшого використання водоймів як джерела водопостачання, риборозведення, відпочинку.

Відведення стічних вод у водойми регламентується нормами гранично­допустимого скидання (ГДС) забруднюючих речовин.

Встановлені нормативи якості води для водоймів господарсько-питного, комунально-побутового йрибогосподарського призначення.

Нормативи якості води водоймів господарсько-питного і комунально-побутового водокористування мають задовольняти певні вимоги. У воді водойм (після змішування зі стічною водою), відібраній до 12 год. дня, кількість розчи­неного кисню має бути не менше 4 мг/дм3 у будь-який період року. Повне біо­хімічне споживання кисню (БСК) за 20°С становить близько 3 мг О2/дм3.

Вміст завислих речовин після скидання стічних вод не може збільшуватися більш ніж на 0,25 мг/дм3, вода - не мати запахів і присмаків інтенсивністю по­над 2 бали, для морів - 3 бали; не змінювати забарвлення у стовпчику води за­ввишки 20 см; рН води має бути в межах 6,5-8,5; не містити отруйних речовин у концентраціях, які б могли прямо чи опосередковано вплинути на здоров'я населення. Крім того, у стічних водах не повинні міститися мінеральні масла та інші речовини у кількостях, здатних утворювати на поверхні водойми плівки, плями й скупчення, а також збудники хвороб.

Способи знезараження біологічно очищених стічних вод мають забезпечу­вати колі-індекс не більше ніж 1000 за вмістом залишкового хлору не менше ніж 1,5 мг/дм3. Мінеральний склад води не повинен перевищувати згідно з нор­мами щільного залишку 1000 мг/дм3, у тому числі хлоридів 350, сульфатів 500 мг/дм3. Температура води у водоймі після скидання стічних вод не повинна пі­двищуватися влітку більше ніж на 3°С порівняно із середньомісячною темпера­турою води найспекотнішого місяця за останні 10 років.

Усі природні водойми мають здатність до самоочищення, під яким розу­міють сукупність біохімічних, фізико-хімічних та гідродинамічних (розбавлен­ня) процесів, що зумовлюють зниження концентрації (або повне видалення) за­бруднюючих речовин у воді водойми, що потрапили туди із стічними водами чи іншим шляхом, і повернення якості води до первісного стану. До процесів самоочищення можуть бути віднесені: сорбція розчинених сполук планктоном і донними відкладеннями, агломерація і осідання частинок, взаємодії лугів та ки­слот з гідрокарбонатними речовинами водойми, дегазація легколетких речовин, розбавлення забрудненого потоку чистими потоками водойми тощо.

Однак здатність водойми до самоочищення має свої межі. Значні обсяги скидів стічних вод, наявність у них токсичних для водних біоценозів речовин та інші причини перешкоджають процесам самоочищення, тому скидання стічних вод у водойми здійснюють тільки за умови виконання вимог, встановлених для цих водоймів.

Контрольні запитання:

  1. Які умови вибору схеми каналізаційної мережі?

  2. Назвіть схеми водовідвідних мереж населеного пункту, дайте їх коротку характеристику?

  3. Накресліть та охарактеризуйте перпендикулярну схему каналізаційної мережі.

  4. Накресліть та охарактеризуйте пересічену схему каналізаційної мережі.

  5. Накресліть та охарактеризуйте паралельну схему каналізаційної мережі.

  6. Накресліть та охарактеризуйте радіальну схему каналізаційної мережі.

  7. Накресліть та охарактеризуйте зонну схему каналізаційної мережі.

  8. Який режим руху стічних вод у водовідвідних мережах?

  9. За якою послідовністю здійснюють складання проекту каналізаційної ме­режі?

10.Від чого залежить глибина прокладання водовідвідних труб?

  1. Для чого необхідно забезпечувати вентиляцію у каналізаційних трубоп­роводах та спорудах?

  2. Для чого необхідно забезпечувати захист від корозії внутрішньої поверх­ні каналізаційних трубопроводів та споруд?

  3. Які матеріали застосовують для виготовлення труб каналізаційної мере­жі?

  4. Які вимоги ставлять до стічних вод у разі скидання їх у міську систему водовідведення?

  5. Які стічні води забороняється скидати у міські системи водовідведення?

16. З якою метою проводять локальне очищення промислових стічних вод?
17.Які вимоги ставлять до стічних вод у разі скидання їх до водоймища?

18.Який вплив можуть вчинити недостатньо очищені стічні води в разі ски­дання їх до водоймища?

ТЕМА 7. Очищення стічних вод

  1. Методи і технологічні схеми очищення стічних вод.

  2. Споруди механічного очищення стічних вод.

  3. Біохімічне очищення стічних вод.

  4. Знезараження біологічно очищених стічних вод.

1. Методи і технологічні схеми очищення стічних вод Відомі механічний, біологічний і фізико-хімічний методи очищення стіч­них вод, що дозволяють видалити з них певні види забруднень.

Механічне очищення дозволяє видалити із стічних вод нерозчинені доміш­ки мінерального та органічного походження. Біологічне очищення забезпечує мінералізацію розчинених органічних забруднень стічних вод у результаті жит­тєдіяльності аеробних і анаеробних бактерій. Фізико-хімічне очищення забезпе­чує випадання із стічних вод колоїдних і частково розчинених речовин, а також переведення деяких нерозчинених в нешкідливі розчинені речовини, в результаті обробки реагентами стічних вод. Фізико-хімічні методи очищення звичай­но застосовують для очищення промислових стічних вод.

До місцевих умов, що впливають на вибір типів водоочисних споруд, від­носяться: наявність достатньої території; клімат; характер грунтів; рівень грун-тових вод; рельєф території ділянок, їх орієнтація по відношенню до об'єкта ка­налізування; наявність місцевих матеріалів; можливість отримання недорогої електроенергії у необхідній кількості; наявність кваліфікованих працівників, фахівців з очищення стічних вод.

Звичайно технологічна схема очищення міських стічних вод включає в се­бе споруди для механічного й біологічного очищення, при необхідності - спо­руди для додаткового очищення (доочищення), знезаражування очищених стіч­них вод, обробки осадів, що утворюються при очищенні стічних вод.

Споруди для очищення стічних вод розташовують таким чином, щоб вода проходила їх послідовно - одне за одним. У спорудах для механічного очищен­ня спочатку затримують найбільш важкі й крупні суспензії, а потім виділяють основну масу нерозчинених забруднень. У подальших спорудах для біохімічно­го очищення видаляють тонкі суспензії, що залишилися, колоїдні й розчинені забруднення, після чого проводять знезараження стічних вод.

Послідовність очищення стічних вод за деякими основними схемами розг­лянуто нижче.

За схемою на рис. 6.1 стічна вода проходить механічну очистку в такій по­слідовності: крупні забруднення (тканини, папір, кістки, залишкі овочів, фрук­тів тощо) затримуються гратами; мінеральні важкі домішки (переважно пісок) затримуються піскоуловлювачами; нерозчинені органічні домішки затримують­ся відстійниками. Далі стічну воду знезаражують (найчастіше хлоруванням) і випускають у водоймище.

Обробку утворюваного осаду здійснюють таким чином:

  • крупні забруднення з грат збирають в контейнери й періодично автотран­спортом відвозять на звалище;

  • пісок із пісковловлювачів підсушують на піскових майданчиках;

  • органічний осад відстійників називають «сирим» осадом; він містить ба­гато рідини, внаслідок вмісту великої кількості органічних речовин він швидко загниває, набуваючи темно-сірого або чорного кольору і видаючи неприємний кислий запах. З метою запобігання гниття осаду його стабілізують (або міне­ралізують, тобто окислюють органічні речовини і руйнують їх) у спеціальних спорудах, наприклад у метантенках. Потім осад зневоднюють на мулових май­данчиках. Воду, яку відділяють від осаду на мулових майданчиках, називають дренажною і повертають до основної маси води.

При невеликих витратах стічних вод і необхідності їх біологічного очи­щення може бути застосовувана схема на рис. 6.2. За цією схемою механічне очищення відбувається на гратах, в пісковловлювачах і в двоярусних відстійни­ках. У двоярусних відстійниках (або освітлювачах-перегнивачах) одночасно з освітленням стічних вод відбувається стабілізаційна обробка затримуваного ор­ганічного осаду.

Рис. 6.2. Технологічна схема механічного очищення стічних вод:

1 - подача стічної рідини; 2 - грати; 3 - пісковловлювач; 4 - двоярусний відстійник; 5 - поля фільтрації або біоставки; 6 - змішувач; 7 - хлорна вода; 8 - хлораторна; 9 - контактний резервуар; 10 - спуск очищеної води у водоймище; 11 - крупні відхо­ди; 12 - піщана пульпа; 13 - піскові майданчики; 14 - осад, затриманий і оброблений (стабілізований) у двоярусних відстійниках; 15 - мулові майданчики

Далі вода проходить біологічне очищення у природних умовах - на полях фільтрації або зрошування (це можуть також бути біологічні ставки). Після бі­ологічного очищення та знезараження воду скидають у водойми.

При великих витратах стічних вод є доцільною і у даний час найбільш за­стосовуваною схема з біологічним очищенням стічних вод в аеротенках (рис. 6.3). Ця схема включає механічне очищення води послідовно на гратах, в піско­вловлювачах і первинних відстійниках і біологічне очищення в аеротенках за допомогою мікроорганизмів активного мулу. Відстійники механічного очи­щення води називають первинними, а ті, що розташовані після аеротенків й призначені для відокремлення активного мулу, - вторинними. Після цього воду

знезаражують і скидають у водоймище. Крім того, за цією схемою передбачені споруди для обробки осаду. Окрема схема їх роботи показана на рис. 6.4.

I - Крупні забруднення, затримані гратами, збирають і відвозять в місця, узгоджені з санітарними органами (на звалища).

II - Важкі мінеральні забруднення (переважно пісок), затримані в пісков-
ловлювачах, у вигляді піщаної пульпи направляють для підсушування на спла-
новані ділянки території, які називають піщаними майданчиками. Там відбува-
ється видалення рідини з осаду за рахунок випаровування, збору відстоюваної
води і просочування води в грунт з подальшим її збиранням (дренажна вода).
ІІІ - Органічний осад первинних відстійників («сирий» осад) містить багато
рідини, внаслідок вмісту великої кількості органічних речовин він легко загни-
ває з утворенням неприємних запахів, надзвичайно небезпечний у санітарно-
гігієнічному відношенні, погано зневоднюється, має великі об'єми. З метою за-
побігання гниття осаду його стабілізують (або мінералізують, тобто окислю-
ють органічні речовини і руйнують їх) у спеціальних спорудах. Це може бути
зброджування без кисню (в анаеробних умовах) у метантенках або стабілі за-
ція у присутності кисню (в аеробних умовах) в аеробних стабілізаторах. Оби-
два процеси здійснюються за участі відповідних мікроорганізмів. Потім осад
зневоднюють на мулових майданчиках (у природних умовах) або механічним
способом за допомогою спеціальних пристроїв (вакуум-фільтри, центрифуги,
фільтр-преси).

При необхідності додаткового зниження вологості після їх механічного зневоднення застосовують термічне сушіння осадів у спеціальних сушарках. Спалювання осадів у спеціальних печах здійснюють при неможливості їх утилі­зації, нестачі території для заховання чи при наявності в осадах токсичних до­мішок.

IV- Затриманий у вторинних відстійниках надлишковий активний мул за своїми властивостями схожий до сирого осаду, тому методи обробки його са­мостійно або в суміші з сирим осадом аналогічні вищезгаданим (ІІІ). Перед ці­єю обробкою з метою зменшення об'єму осад можна ущільнювати в мулозгу-щувачах (видаляється частина рідини).

2. Споруди механічного очищення стічних вод.

Механічне очищення стічних вод застосовують для видалення завислих (нерозчинених) домішок і частково колоїдів, змішання стічних вод і усередню­вання концентрації їх забруднень. Механічне очищення проводять проціджу­ванням, відстоюванням і фільтруванням. Склад споруд комплексу очищення стічних вод приймають залежно від необхідного ступеня їх очищення з ураху­ванням конкретних даних про місцеві умови.

Залежно від продуктивності технологічні схеми механічного очищення можуть бути наступними:

- при витраті до 300 м3/доб. - двоярусні відстійники, хлораторна установка,

мулові майданчики;

- при витраті до 12 тис. м3/доб. - грати, пісковлювлювачі, двоярусні відс­тійники, хлораторна установка, контактні резервуари, мулові майданчики;

- при витраті від 100 тис. м3/доб. - грати, пісковлювлювачі, горизонтальні відстійники (при витраті до 36 тис. м3/доб. - вертикальні відстійники, біокоа-гулятори; при витраті більше 50 тис. м3/доб. - радіальні відстійники), хлорато­рна установка, контактні резервуари, метантенки, мулові майданчики.

Грати призначені для вилучення із стічних вод крупних відходів: паперу, ганчірок, гілля, каміння, залишків овочів та фруктів тощо. Це вертикально або похило (60-70° до горизонту) поставлені на шляху руху стічних вод стрижні з прозорами (відстань між двома сусідніми стрижнями) різної величини залежно від необхідного ступеня очищення. Стрижні грат - прямокутного, рідше круг­лого перетину. Частіше застосовують нерухомі грати, остов яких наглухо закрі­плений в нерухомій рамі. За способом видалення затриманих домішок розріз­няють грати з очищенням ручним і механізованим способами.

Пісковловлювачі призначені для затримання під дією сили тяжіння круп­них мінеральніх частинок (головним чином піску), питома вага яких значно пе­ревищує питому вагу води. Пісковловлювачі є резервуарами, в яких стічні води протікають з швидкостями 0,15-0,3 м/с, що забезпечують випадання тільки ва­жких мінеральних речовин (в основному піску крупністю 0,25 мм і більше, що складає до 65% всієї кількості піску, що міститься в стічних водах). Пісковлов-лювачі за своєю конструкцією бувають горизонтальні, тангенціальні, вертика­льні, аеровані, що відрізняються напрямком і характером руху оброблюваної рідини.

Видалення органічних нерозчинених забруднень за рахунок сили тяжіння (осідання забруднень з питомою вагою більше питомої ваги води) або за раху­нок спливання (забруднень з питомою вагою менше питомої ваги води) здійс­нюють у відстійниках. Забруднення, які осідають, збираються на дні відстій­ника. Для видалення осаду встановлюють скребковий механізм. Для збору і ви­далення спливаючих речовин у передньої перегородки відстійника встановлю­ють поперечний переливний жолоб.

За призначенням виділяють первинні й вторинні відстійники. Первинні ві­дстійники призначені для освітлення води, яка пройшла грати і пісковловлюва-чі й направляється на біологічне очищення або у водоймище. Вторинні відстій­ники служать для уловлювання активного мулу, що виноситься з аеротенків, або біологічної плівки біофільтрів. Залежно від напряму руху стічних вод розрі­зняють горизонтальні, вертикальні й радіальні відстійники.

До споруд механічного очищення можна також віднести септики, двоярус­ні відстійники, біокоагулятори.

3. Біохімічне очищення стічних вод

Біологічне очищення стічних вод здійснюють для видалення розчинених і колоїдних органічних речовин у процесі їх окислення або відновлення за допо­могою мікроорганізмів, здатних в ході своєї життєдіяльності здійснювати їх мі­нералізацію. Вона може відбуватися у природних і штучних умовах.

Споруди біологічного очищення у природних умовах підрозділяють на фі-льтрацйні (поля зрошування і поля фільтрації) і об'ємні (біологічні ставки і окислювальні канали). У спорудах першого типу стічна вода фільтрується через грунт, що містить аеробні бактерії, одержуючи кисень з повітря, у других - сті­чна вода протікає через водоймище, яке заселене аеробними мікроорганізмами і куди кисень надходить за рахунок реаерації або механічної аерації.

У штучних умовах застосовують біо- і аерофільтри, аеротенки, компак­тні установки з механічним аеруванням. Очищення стічних вод в цих спорудах здійснюється ефективніше, оскільки в них штучним шляхом забезпечують сприятливіші умови для життєдіяльності мікроорганізмів (в основному за раху­нок більшого надходження кисню повітря).

Суть процесу біологічного очищення стічних вод полягає в тому, що при фільтрації через грунт або зернисте завантаження органічні забруднення стіч­них вод затримуються на ній, утворюючи біологічну плівку, заселену великою кількістю мікроорганізмів. Плівка адсорбує колоїдні і розчинені речовини, дрі­бну суспензію, вони за допомогою аеробних бактерій у присутності кисню по­вітря переводяться в мінеральні сполуки. Атмосферне повітря добре проникає у грунт на глибину 0,2-0,3 м, де й відбувається найбільш інтенсивне біохімічне окислення.

Біологічними фільтрами називають водоочисні споруди, де відбувається біохімічне очищення стічних вод при їх фільтруванні через зернисте заванта­ження, поверхня зерен якої обростає біологічною плівкою, заселеною аеробни­ми бактеріями і нижчими організмами, які здійснюють окислення адсорбованих органічних забруднень стічних вод.

Аеротенки є спорудами біологічного очищення стічних вод, окислення органічних забруднень, в яких відбувається за рахунок життєдіяльності аероб­них мікроорганізмів, створюючих скупчення - активний мул. Частина органіч­ної речовини в аеротенку окислюється, а інша забезпечує приріст бактерійної маси активного мула.

Після аеротенків очищена стічна вода відстоюється у вторинному відстій­нику, де від неї відділяється активний мул, що повертається назад в цикл очи­щення. Цей мул називається циркуляційним активним мулом. У процесі оки­слення органічних речовин розмножуються аеробні мікроорганізми і кількість активного мула зростає, тому частину мулу - надлишковий активний мул -направляють на мулові майданчики для зневоднення або на переробку в метан-тенки (заздалегідь треба зменшити вологість мулу в мулозгущувачах).

4. Знезараження біологічно очищених стічних вод

Знезараження (дезинфекцію) стічних вод проводять з метою знищення па­тогенних бактерій, які містяться в них, і оберігання водоймищ від зараження стічними водами, що скидаються в них. Частково затримуються бактерійні за­бруднення і в спорудах з очищення стічних вод, що викликає необхідність пе­ріодичної дезинфекції цих споруд.

Знезараження стічних вод може здійснюватися різними способами:

хлоруванням;

ультрафіолетовими променями;

електролізом;

озонуванням;

ультразвуком.

Найбільш поширеним способом знезараження в даний час є хлорування водним розчином газоподібного хлору або хлорним вапном.

Частина хлору, що вводиться у воду, йде на окислення органічних речовин і на реакції з мінеральними домішками, які містяться у стічних водах.

Споруди для хлорування складаються з хлораторної, змішувача і контакт­ного резервуару. У хлораторній розміщуються: витратний склад хлору, примі­щення хлораторів (приготування і дозування розчину хлору). Для швидшої і кращої дезинфекції необхідне ретельне змішення хлорного розчину із стічною водою і достатній час контакту для проходження реакцій. Тривалість контакту, згідно з [16], слід приймати 30 хв. Хлор дуже отруйний, тому вміст його в пові­трі приміщення хлораторної не повинен перевищувати 0,001 мг/л.

Знезараження стічних вод можливе методом озонування. Озон енергійно взаємодіє з мінеральними і органічними речовинами. Після озонування кіль­кість бактерій зменшується на 99,8%. Недолік цього методу - складність устат­кування і висока вартість знезараження.

Для знезараження очищених стічних вод застосовують опромінювання ультрафіолетовими променями. Проте цей спосіб ефективний лише за наяв­ністю завислих речовин у воді до 2 мг/л.

З інших методів дезинфекції води становить інтерес електроімпульсний, який не вимагає застосування реагентів і відносно простий в конструктивному оформленні. Добрі результати досягнуті при використанні ультразвукових ко­ливань для знезараження стічних вод.

Контрольні запитання:

  1. З якою метою проводять очищення стічних вод?

  2. Як класифікують способи очищення стічних вод? В яких випадках їх за-стосовуть?

  3. Які групи споруд входять до складу загальноміських очисних споруд?

  4. У чому полягає суть механічного очищення стічних вод?

  5. Назвіть споруди, де здійснюється механічне очищення стічних вод.

  6. У чому полягає суть біологічного очищення води?

  7. Назвіть способи біологічного очищення води.

  8. У чому різниця між аеробними й анаеробними процесами очищення во­ди?

  9. Що таке активний мул?

  10. Охарактеризуйте схему механічного очищення стічних вод.

  11. Охарактеризуйте схему біологічного очищення стічних вод на полях зрошування.

  12. Охарактеризуйте схему біологічного очищення стічних вод в аеротенках.

  13. Які осади утворюються при очищенні стічних вод?

3. ВОДОПОСТАЧАННЯ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ

ТЕМА 8. Санітарно-технічне обладнання будинків

  1. Системи внутрішніх водопроводів.

  2. Особливості влаштування систем гарячого водопостачання.

  3. Протипожежне водопостачання.

  4. Системи й основні елементи внутрішньої каналізації.

  5. Основи експлуатації внутрішніх санітарно-технічних систем.

1. Системи внутрішніх водопроводів

Внутрішній водопровід - це трубопроводи та інженерне обладнання, які призначені для забезпечення подачі води від зовнішніх мереж водопроводу до всіх внутрішніх водорозбірних приладів, технологічного обладнання і пожеж­них кранів. Системи водопостачання будинків повинні забезпечувати спожива­чів водою заданої якості, в потрібній кількості й під необхідним напором. Як правило, внутрішній водопровід влаштовують тільки в тих будинках та спору­дах, які підключені до централізованої або місцевої каналізації.

До системи внутрішнього водопроводу житлового будинку входять такі елементи: ввід, водомірний вузол, розвідна мережа (магістральні лінії, стояки, підводки до санітарних приладів і технологічного обладнання), арматура. Зале­жно від місцевих умов і призначення будинку до системи внутрішнього водоп­роводу можуть бути включені насосні установки, водонапірні резервуари та інше обладнання.

Системи внутрішнього водопроводу (рис. 7.1) поділяють за такими ознаками:

  • призначенням (господарсько-питні, протипожежні, виробничі);

  • сферою обслуговування (роздільні й об'єднані);

  • температурою води, що транспортується (холодні й гарячі);

  • забезпеченням напором з урахуванням встановленого обладнання;

  • способом використання води (прямоточні, зворотні й з повторним вико-

ристанням води).

Господарсько-питні системи водопостачання подають воду для пиття, приготування їжі та проведення санітарно-гігієнічних процедур. Вода в цій системі повинна бути питної якості.

Виробничі водопроводи подають воду для технологічних цілей. Вимоги до якості води визначаються за технологічним процесом. Виробничий водопровід може складатись з декількох водопроводів, що подають воду різної якості.

Протипожежні системи водопостачання призначені для гасіння пожежі або локалізації вогню. Вода в протипожежних водопроводах може бути і не питної якості.

Взаємне розташування окремих елементів у кожній конкретній системі водопостачання називають схемою внутрішнього водопроводу. Схеми можуть бути:

- простими (ввід-водомір-мережа-арматура, рис. 7.2, а);

- з регулюючими й напірними баками;

- з насосними та іншими установками.

За розташуванням магістральних ліній розрізняють схеми: тупикові; кільцеві; комбіновані;

з нижнім і верхнім розведенням труб; зонні (рис. 7.2).

Вибір системи і схеми внутрішнього водопостачання здійснюють залежно від призначення будинку, технологічних, протипожежних та санітарно-

гігієнічних вимог, режиму водопостачання, техніко-економічних показників. Наприклад, у житлових будинках висотою до 12 поверхів влаштовують тільки господарсько-питний водопровід, від 12 до 16 поверхів - об'єднаний господарсько-питний і протипожежний; при висоті більше 16 поверхів, як правило - роздільні господарсько-питний і протипожежний водопроводи.

Прості схеми водопостачання застосовують у тих випадках, коли тиск у зовнішній мережі більший за потрібний для водопостачання даного бу динку. Схему з регулюючими баками застосовують тоді, коли тиск у зовнішній мережі менший за потрібний лише протягом декількох годин. У період підвищеного тиску в зовнішній мережі вода накопичується в баку і в години зниження тиску нижче потрібного живлення верхніх поверхів системи здійснюється з баку.

При постійній недостачі тиску використовують насосні установки. Регулюючі (водонапірні) баки доцільно також використовувати при нерівномірному водоспоживанні як самостійно, так і в поєднанні з насосними установками. В висотних будинках (17 поверхів і вище) досить часто застосовують зонні системи водопостачання для того, щоб максимальний тиск перед водорозбірними приладами не перевищив допустимих величин (0,6 МПа - для господарсько-питних водопроводів і 0,9 МПа - для протипожежних).

2. Особливості влаштування систем гарячого водопостачання

Системи гарячого водопостачання у житлових і громадських будинках призначені для подачі гарячої води, температура якої має бути не нижче 50°С і не вище 75°С. При користуванні гарячою водою споживач має можливість знижувати температуру до необхідної величини в змішувачах, які встановлю­ють в місцях водорозбору.

За необхідності більшої температури гарячої води (в лікувальних закладах, підприємствах громадського харчування тощо) влаштовують місцеві установки для нагріву води, або кип'ятильники.

Залежно від призначення системи гарячого водопостачання поділяють на господарсько-побутові й виробничі. Ці системи допускається об'єднувати лише тоді, коли на технічні потреби використовується вода питної якості або коли внаслідок контакту з технологічним обладнанням не змінюється якість води.

У господарсько-побутових системах гарячого водопостачання якість води повинна відповідати вимогам державних стандартів на питну воду.

У виробничих системах якість води визначають за технологічними потре­бами. Системи гарячого водопостачання залежно від місця приготування гаря­чої води поділяють на місцеві й централізовані (рис. 7.3).

Місцеві системи (рис. 7.3, а) влаштовують у невеликих будинках, де нагрі­вання води здійснюється для кожного споживача або групи споживачів.

Вода із системи холодного водопостачання подається на місцеву установку ( місцевий водонагрівач), в якій використовуються газ, тверде паливо, електрое­нергія тощо.

За наявності в будинках газопостачання і централізованого опалення, при­готування води може здійснюватись у швидкісних і ємнісних газових водонаг­рівачах.

У малоквартирних будинках інколи використовують систему гарячого во­допостачання, поєднану з опаленням. У цих системах найчастіше використо­вуються двоконтурні котли або газові проточні водонагрівачі, які працюють у двох режимах: опалення і гарячого водопостачання. Такі котли обладнані двома теплообмінниками (один призначений для приготування гарячої води в системі опалення, другий - для приготування гарячої води в системі водопостачання). Використання теплогенератора, який обслуговує системи опалення і гарячого

водопостачання, має певні незручності, адже режим теплопостачання цих сис­тем суттєво відрізняється. Система опалення протягом дня має стабільне теп­лопостачання, тоді як гаряче водопостачання характеризується нерівномірним навантаженням з різко вираженими «піками» вранці і ввечірі.

Згідно з тепловими розрахунками і даними спостережень пікове спо­живання тепла системою гарячого водопостачання, як правило, перевищує на­вантаження в системі опалення. Якщо встановити в будинку теплогенератор на сумарне теплове навантаження опалення і гарячого водопостачання, то його установлена потужність виявиться завищеною. Внаслідок цього в періоди, коли

Рис. 7.3 - Системи гарячого водопостачання: а - місцева; б - централізована (відкрита); 1 - водонагрівач; 2 - розподільча мережа; 3 - водорозбірна арматура; 4 - мережа холодного водопроводу; 5 - колодязь; 6 - циркуляційна мережа; 7 - терморегулятор; 8, 9 - трубопроводи; 10 - водогрійний котел; Т1 - трубопровід подачі га­рячої води; Т2 - зворотний трубопровід гарячої води; ТЗ - гаряче водопоста­чання; Т4 - циркуляційний трубопровід; В1 - трубопровід холодної води

відсутній водорозбір, теплогенератор працюватиме недовантаженим. Тому при використанні ємнісного водонагрівача його продуктивність за теплом потрібно обирати, виходячи з витрати тепла на опалення, а його ємкість - на приготу­вання води для однієї ванни.

Вибір котельного обладнання потрібно здійснювати, ґрунтуючись на пот­рібній потужності, схемі системи (окреме гаряче водопостачання чи об'єднане з системою опалення), ефективності котлів, виді палива, довговічності, технічних і економічних характеристиках. Серед них не останнє місце займає зовнішній вигляд агрегатів, компактність, термін роботи теплообмінників.

Електричні водонагрівачі - найбільш гігієнічні й безпечні в пожежному ві­дношенні пристрої. Широкого розповсюдження набули ємкісні електроводона­грівачі, які складаються з корпуса, що вміщує бак на 10-200 л води і більше, покритий теплоізоляцією, електронагрівного елемента - тену, регулятора тем­ператури, який відключає нагрівач у разі досягнення заданої температури, змі­шувача для заповнення нагрівача й відбору гарячої води. Електроводонагрівач влаштовують безпосередньо на стіні помешкання над приладом, в який подається гаряча вода.

Централізовані системи гарячого водопостачання (рис. 7.3, б) завдяки їх економічності, простоті експлуатації та обслуговування найчастіше використо­вують в житлових і громадських будівлях. Їх влаштовують за наявності потуж­них джерел тепла (ТЕЦ, районних котелень тощо).

У централізованих системах гарячого водопостачання воду нагрівають для групи споживачів в одному місці і транспортують її трубопроводами до місць витрачання. Схема системи гарячого водопроводу, кількість елементів у систе­мі та їх взаємне розташування залежать від режиму водоспоживання, типу при­строїв для нагрівання води, довжини трубопроводів тощо.

Вода в системах централізованого гарячого водопостачання може нагріва­тися за відкритою чи закритою схемами.

У відкритій схемі гаряча вода забирається безпосередньо з теплової мере­жі. Вода нагрівається в котлах, розташованих у центральних котельнях або теп­лообмінниках ТЕЦ, і квартальною мережею подається до системи опалення, а розподільчою мережею - на гаряче водопостачання окремих будинків. Цирку­ляційні трубопроводи повертають охолоджену воду в котли для її підігріву. Та­ка схема є простою і довговічною, адже система живиться ретельно очищеною водою, що необхідна для роботи котлів без утворення накипу. Недоліком схеми є велика потужність установок для водопідготовки, які повинні очищати всю воду, що подається в систему водопостачання. Через це схему використовують лише при низькій карбонатній жорсткості природної води.

У закритих схемах тепло від котлів передається теплоносію (перегрітій воді, парові тощо), який теплофікаційною мережею подається до водонагрівача. Вода з системи холодного водопостачання проходить через водонагрівач, на­грівається і подається в розподільчу мережу. Недоліком закритої схеми є необ­хідність використання водонагрівачів і прокладання внутрішньоквартальної мережі трубопроводів. Проте в цій схемі установки для водопідготовки мають невелику потужність, адже теплоносій не витрачається, а повністю повертаєть­ся в котел у той час, як споживач отримує гарячу воду питної якості з міського водопроводу. Крім того, котли перебувають під постійним тиском, який не за­лежить від тиску в системі гарячого водопостачання. Завдяки цим перевагам закриті системи гарячого водопостачання здобули широке використання в наш час. Проточні електроводонагрівачі вимагають значних потужностей, що приз­водить до перевантаження електричних мереж, тому їх використання обмежене тільки виробничими й громадськими будівлями.

Місцеві установки для приготування гарячої води обслуговують один або декілька пристроїв (наприклад, в межах однієї квартири). Приготування гарячої води в таких системах здійснюють у малопотужних генераторах тепла (газові водонагрівачі, малооб'ємні котли тощо).

Всі централізовані системи гарячого водопостачання проектують з цирку­ляційними трубопроводами. Без таких трубопроводів при відсутності водороз-бору вода в подаючих трубопроводах остигає, і споживачі отримують спочатку охолоджену воду, яку зливають в каналізацію. При цьому виникають втрати води й тепла, які тим більші, чим більші діаметр й довжина подаючих трубоп­роводів. Циркуляційні трубопроводи в системах гарячого водопостачання мо­жуть функціонувати цілодобово (житлові будинки, готелі, лікарні тощо) або тільки перед початком водорозбору, якщо споживання гарячої води відбуваєть­ся періодично (наприклад, душові промислових підприємств). Слід зазначити, що в житлових будинках з числом поверхів до 4-х включно, при відсутності приладів для сушіння рушників циркуляцію води передбачають тільки в магіс­тральних трубах до початку водорозбірних стояків.

У системах гарячого водопостачання може бути природна циркуляція води під дією гравітаційного напору, коли рух гарячої води зумовлений зміною її гу­стини при зміні температури, й примусова циркуляція, шо здійснюється за раху­нок роботи циркуляційних насосів.

Тупикові мережі гарячого водопостачання (без циркуляції) дозволяється застосовувати тільки в місцевих системах або в системах з тривалим безперер­вним розбором води (наприклад, у лазнях). Допускається також не передбачати циркуляцію в системах з регламентованим в часі споживанням гарячої води, якщо температура її в цей час у місцях водорозбору буде не нижчою, ніж потрі­бно.

Для мереж гарячого водопостачання традиційно використовують оцинко­вані сталеві труби, рідше пластмасові, металопластикові й мідні труби. Всі тру­бопроводи системи гарячого водопостачання, за винятком квартирних підве­день і рушникосушарок, повинні бути покриті ізоляцією, товщина і якість якої повинна забезпечувати нормовану величину тепловтрат.

3.Протипожежне водопостачання

Протипожежні водопроводи подають воду для гасіння або локалізації вог­ню при виникненні пожежі в будинку. В зв'язку з тим, що пожежа може виник­нути в будь-який час, система пожежогасіння повинна бути в постійній готов­ності.

Залежно від пожежобезпеки й вогнестійкості будинків влаштовують такі системи протипожежного водопостачання:

- системи з пожежними кранами і стояками в будинках із важкоспалимих і спалимих матеріалів з постійною присутністю людей, які можуть виявити по­жежу і вжити заходи щодо її ліквідації до приїзду пожежної команди;

- автоматичні й напівавтоматичні системи (спринклерні й дренчерні) для будинків, де вогонь може швидко поширюватись, а також у малодоступних приміщеннях, що не охороняються, але небезпечних у пожежному відношенні.

У [20] вказані категорії будинків, у тому числі виробничого й складського призначення, в яких повинні бути передбачені системи внутрішнього протипо­жежного водопостачання. Так, протипожежні водопроводи влаштовують в жи­тлових будинках висотою 12 поверхів і вище; у гуртожитках; готелях; пансіо­натах; школах-інтернатах - висотою 4 поверхи і вище; у лікарнях і лікувально-профілактичних закладах, дитячих садках і яслах, літніх таборах відпочинку, магазинах, підприємствах загального харчування та побутового обслуговування при об'ємі кожного будинку 5000 м і більше та ін.

Найбільше поширення отримали протипожежні водопроводи, що склада­ються з мережі магістральних трубопроводів, пожежних стояків, пожежних кранів і, при необхідності, пожежних насосів. До складу обладнання пожежного крана входять: пожежний вентиль діаметром 50 або 65 мм, рукав (шланг) того ж діаметра довжиною 10, 15 або 20 м зі швидкоз'єднувальними напівгайками і пожежний ствол. Для промислових і громадських будинків пожежні крани по­винні комплектуватися ручними вогнегасниками. Пожежні крани розташову­ють у шафах в місцях, легкодоступних для користування (вестибюлях коридо­рів, сходових клітинах тощо).

Струмінь води з пожежного ствола мусить мати достатню енергію, щоб збити полум'я з поверхні, що горить, тому робочою частиною струменя вважа­ється лише його компактна частина, що є суцільним циліндром. Роздроблена частина струменя в рахунок не береться.

Кількість пожежних кранів у системі визначають з урахуванням зрошення всіх площин будинку компактними струменями. При гасінні пожежі може діяти один або декілька пожежних кранів одночасно. Протипожежний водопровід має забезпечувати необхідну кількість води під повним напором до будь-якого пожежного крана. Кожен кран має розрахунковий радіус дії, який визначається за сумою довжини шланга і, як правило, половини довжини компактної частини струменя.

Витрати води на внутрішнє пожежогасіння і число струменів, що мають одночасно подаватись з пожежних кранів, визначають за [20] залежно від приз­начення, кількості поверхів і об'єму будинку.

При трасуванні протипожежного водопроводу застосовують ті самі поло­ження, що й при трасуванні холодного водопроводу, але використовують тіль­ки металеві труби. Максимальний робочий тиск в системах протипожежного водопостачання приймають у 0,9 МПа; в об'єднаних з господарсько-питними -0,6 МПа. У зв'язку з тим, що системи пожежогасіння будинків працюють рідко, доцільно їх об'єднувати з іншими системами водопостачання, оскільки в окре­мих системах вода застоюється в мережі, а насоси й арматура знаходяться без тиску.

Автоматичні спринклерні й дренчерні системи гасять вогонь без участі людини і одночасно подають сигнал пожежної тривоги. Їх влаштовують в теат­рах, гаражах, складських приміщеннях тощо.

Напівавтоматичні дренчерні системи й водяні завіси дистанційно вмика­ються людьми при виникненні пожежі або небезпеці поширення вогню. Такі установки встановлюють для ізоляції окремих частин будинку: наприклад, сце­ни від залу глядачів, стоянки машин від ремонтно-профілактичних цехів тощо.

Спринклерна система будинку має джерела водопостачання (основне і ав­томатичне), магістральні трубопроводи, розподільчу мережу з спринклерами та вузол управління. Основне джерело водопостачання - зовнішня водопровідна мережа або пожежний резервуар. Автоматичне джерело водопостачання (водонапірний або гідропневматичний бак) служить для забезпечення витрат і напо­ру води в системі до включення основного джерела водопостачання.

Спринклери спрацьовують при підвищенні температури і заливають вог­нище. Вони мають корпус з штуцером, рамкою і розеткою. У корпусі є діафра­гма з отвором, що закривається клапаном. Клапан притиснутий до отвору зам­ком, який складається з частин, що скріплені легкоплавким сплавом. При під­вищенні температури сплав розплавляється, замок розпадається, вода вибиває клапани і, розбризкуючись, зрошує площу у 9-12 м приміщення.

Дренчери відрізняються від спринклерів тим, що не мають клапана й замка і вихідний отвір завжди відкритий. В автоматичних дренчерних системах теп­лочутливі замки (наприклад, термодатчик з електрозасувкою) встановлюються на трубопроводах групової дії, що подають воду одночасно до декількох зро­шувачів.

У кожній секції число спринклерів не повинно перевищувати 800, а дрен-черів - 70. На дренчерній мережі передбачають патрубок, що виводиться назо­вні для підключення пожежних машин.

4. Системи й основні елементи внутрішньої каналізації

Внутрішня каналізація - це система трубопроводів та інженерного облад­нання, що забезпечують організований прийом стічних вод у місцях їх утво­рення та транспортування забруднених стоків за межі будинку у зовнішні ме­режі. За необхідності до системи внутрішньої каналізації можуть входити спо­руди місцевого підкачування або локального очищення стічних вод.

Системи внутрішньої каналізації поділяють за способом збору й видалення забруднень, характеристикою стічних вод, сферою обслуговування, наявністю спеціального обладнання і вентиляції мережі.

За способом збору та видалення забруднень розрізняють вивізну і сплавну каналізації. При вивізній каналізації рідкі забруднення в неканалізованих райо­нах збирають децентралізовано (вигріби, люфтклозети), періодично вивозячи їх автотранспортом на очисні споруди. При сплавній системі забруднення розбав­ляються водою і транспортуються за межі будинку в зовнішні каналізаційні ме­режі.

За характеристикою стічних вод системи внутрішньої каналізації бувають побутові, виробничі й дощові (водостоки). Побутова каналізація відводить за­бруднену воду після миття посуду, продуктів, прання білизни, санітарно-гігієнічних процедур, а також фекальні стоки, що містять рідкі й тверді виді­лення людини. Виробнича каналізація виводить за межі будівель виробничі сті­чні води, що утворилися в технологічному процесі. Внутрішні водостоки (до­щова каналізація) відводять з даху будинків дощові й талі води.

За сферою обслуговування розрізняють об'єднані й роздільні системи кана­лізації. Об'єднані системи використовують у тих випадках, коли змішування рі­зних стічних вод не утворює токсичних, вибухонебезпечних або інших речо­вин, що перешкоджають безпечному транспортуванню і очищенню стічних вод. Роздільні системи каналізації (наприклад, побутової і виробничої) доцільно влаштовувати на підприємствах, якщо виробничі стоки потребують локального очищення.

Системи внутрішньої каналізації можуть бути простими, тобто без спеціа­льного обладнання, і зі спеціальним обладнанням (наприклад, місцеві установки підкачування або очищення стічних вод перед їх відведенням у зовнішні мере­жі).

Перераховані системи каналізації видаляють забруднення в рідкому стані ( стічні води). Тверді відходи, сміття видаляють сміттєпроводами, які також на­лежать до систем каналізації (каналізація твердих відходів).

Система внутрішньої каналізації (див. рис. 7.1) складається з таких елеме­нтів: приймачі стічних вод (санітарні прилади, воронки, трапи тощо), гідравліч­ні затвори, внутрішня каналізаційна мережа (поверхові відвідні труби, стояки, горизонтальні ділянки і випуски).

Приймачі стічних вод збирають забруднену воду і відводять її в кана­лізаційну мережу. Гідравлічні затвори перешкоджають попаданню газів з кана­лізаційної мережі в приміщення. Поверхові відвідні труби з'єднують приймачі стічних вод зі стояками. Каналізаційні стояки можуть мати витяжну частину ( вентильовані стояки) або бути без неї - невентильовані. Горизонтальні ділянки об'єднують стояки з випусками.

Внутрішня каналізація закінчується випуском, який підключається до ко­лодязя, що розташований поза будинком.

5. Основи експлуатації внутрішніх санітарно-технічних систем

Основні положення з експлуатації систем водопостачання

Після виконання всіх монтажних робіт систему випробовують на справ­ність арматури й обладнання на герметичність. Випробування на герметичність проводять до закладання трубопроводів у стінах (при прихованому прокладан­ні) і до накладання ізоляції і фарбування. Мережі холодного і гарячого водоп­роводів випробовують гідравлічним способом - тиском, що перевищує робочий на 0,5 МПа, але не більше ніж 1 МПа протягом 10 хв.; зниження тиску при цьо­му допускається не більше ніж на 0,1 МПа. Результати випробувань оформля­ють актом.

У зимовий період випробування проводять тільки після вводу в дію систе­ми опалення.

Під час прийому водопроводу в експлуатацію перевіряють відповідність монтажу затвердженому проекту, міцність кріплень, наявність уклонів для спо­рожнення труб, відсутність витоків води в арматурі, з'єднаннях, обладнанні, ефективність вмикання і вимикання, роботу системи автоматизації. У системах гарячого водопостачання, крім того, перевіряють температуру в різних точках системи, прогрів рушникосушарок в циркуляційному режимі, роботу водонаг­рівачів і циркуляційних насосів.

Випробування і прийом насосних установок виконують в період обкатки. При цьому насосні установки спочатку випробовують на холостому ході, а по­тім під навантаженням. Перед випробуванням установки ретельно оглядають, перевіряють надійність кріплень, відсутність всередині будь-яких предметів (прокладок, болтів тощо). Для цього вал насосу провертають вручну і вмикають на 3-5 хв. При появі сторонніх шумів насоса вимикають і розбирають. При но­рмальній роботі насос обкатують 12-15 хв., після чого перевіряють частини, що

труться, на відсутність нагрівання та інших недоліків. Причинами нагріву мо­жуть бути неточності під'єднання, перекоси, туге затягування, забрудненість масла. Потім насос обкатують 1 год. і 6 год., контролюючи його стан. Якщо не буде виявлено дефектів, насос включають в експлуатацію і ставлять під на­вантаження.

За результатами випробувань системи водопостачання складають акт, який разом з актом на приховані роботи, актом приймання і виконавчою документа­цією (робочі креслення, дані про розрахункові витрати і тиск тощо) передають­ся організації, яка буде здійснювати експлуатацію.

Завдання експлуатаційних організацій такі:

О нагляд за системами (трубопроводами, арматурою, насосними установка­ми, водонагрівачами) й усунення недоліків, що викликають перебої в подачі води споживачам;

О контроль за споживанням води і тиском на вводах і в системах, що дозволяє виявити і усунути втрати води;

О запобігання замерзанню води в трубопроводах системи і утворенню кон­денсату;

О захист трубопроводів від корозії і заростання;

О боротьба з шумом, що виникає при роботі систем.

Профілактичні огляди системи проводять не рідше одного разу на два мі­сяці. При огляді виконують профілактичний ремонт, налагодження та регулю­вання арматури й обладнання (заміна прокладок, набивка сальників, регулю­вання тиску на вводі тощо). Стан роботи системи гарячого водопостачання пе­ревіряють шляхом вимірювання температури в місцях водорозбору, біля водо­нагрівачів і в циркуляційній магістралі.

Для запобігання утворення відкладень у трубах і обладнанні, а також для захисту їх від внутрішньої корозії слід передбачати заходи зі спеціальної обро­бки холодної води, яка підігрівається для системи гарячого водопостачання ( іонний обмін, термічна та вакуумна деаерація, магнітна обробка, електрохіміч­ний захист й хімічна обробка).

Для зменшення шуму в системах водопостачання передбачають: вста­новлення малошумного обладнання; усунення причин шумоутворення в облад­нанні (закріплення клапанів і прокладок в арматурі, заміна зношених деталей, балансування насосів, двигунів тощо); звуковіброізоляція трубопроводів, насо­сних установок, арматури; влаштування звукоізоляції приміщень і раціональне розташування обладнання в приміщеннях. Належна організація експлуатації систем водопостачання суттєво покращить роботу системи в цілому і забезпе­чить раціональне використання води та енергоносіїв.

Основні положення з експлуатації внутрішньої каналізації

Підтримання в належному стані санітарно-технічного обладнання та своє­часний ремонт внутрішніх каналізаційних мереж допомагає уникнути зайвих неприємностей і турбот (затоплення квартири, пошкодження штукатурки, під­логи, меблів, проникнення шкідливих газів з каналізації в квартиру та ін.). Пе­ред прийняттям в експлуатацію проводять випробування систем внутрішньої каналізації методом проливу води шляхом одночасного відкриття 75% санітарних приладів, що підключені до ділянки, яка перевіряється. Система (окрема ділянка системи) вважається такою, що витримала випробування, якщо при її огляді протягом часу, який необхідний для огляду цієї ділянки, не виявлено протікання води через стінки трубопроводів і місця з'єднань. Випробування ві­двідних трубопроводів каналізації та випусків, що прокладені в землі чи підпі­льних каналах, повинні проводитися до їх закриття шляхом наповнення водою до рівня підлоги першого поверху.

Основне завдання експлуатації внутрішньої каналізації - попередження і усунення порушень роботи системи. До порушень роботи каналізації належать:

  • засмічення гідрозатворів та трубопроводів;

  • пошкодження трубопроводів та санітарно-технічних приладів;

  • витоки через зливні бачки;

  • замерзання води в трубах;

  • проникнення газів з каналізації в приміщення.

Засмічення гідрозатворів усувають промиванням (гарячою водою або спе­ціальними розчинами), прокачуванням вантузами або прочищенням гнучкими валами, тросами, йоржами. Для видалення забруднень з пляшкоподібного си­фону знімають нижню кришку. Відвідні трубопроводи і стояки прочищають через найближчі ревізії або прочистки. Випуски, як правило, прочищають через оглядові колодязі.

Проникнення газів у приміщення з системи каналізації здійснюється при пошкодженні каналізаційних труб, з'єднувальних частин, стиків, негерметично­го кріплення кришок ревізій і корків в прочистках, а також при відсутності води в гідрозатворах. Оскільки каналізаційні гази токсичні й при певних концентра­ціях вибухонебезпечні, необхідно уважно стежити за запобіганням їх проник­ненню з каналізації у приміщення.

Водостоки перед здачею в експлуатацію випробовують шляхом на­повнення їх водою до водоприймальної воронки (протягом 10 хв. не повинно бути витоків води). При експлуатації воронок звертають увагу на герметичність кріплення самої воронки. Восени й навесні водостоки рекомендується прочи­щати зверху через воронку і знизу через ревізії. Ремонт гідроізоляції здійсню­ють за можливістю в теплу пору року.

Сміттєпроводи оглядають один-два рази на місяць. При цьому перевіряють герметичність закриття клапанів, дію вентиляції, наявність комах. Виявлені не­доліки терміново усувають. Наповнені контейнери слід своєчасно, але не рідше одного разу на добу, замінювати порожніми. Не допускається розсипати сміття по підлозі. Всі елементи сміттєпроводів повинні утримуватись в чистоті.

Нагляд за системами внутрішньої каналізації повинні здійснювати спеціа­лізовані бригади, що підвищить технічний рівень експлуатації і продовжить те­рмін користування санітарно-технічними системами.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення внутрішнього водопроводу?

  1. Які елементи входять до системи внутрішнього водопроводу житлового будинку?

  2. За якими ознаками поділяють системи внутрішнього водопроводу?

  3. Які бувають схеми внутрішнього водопроводу?

  4. Який максимальний тиск допускається перед водорозбірними приладами для господарсько-питних та протипожежних водопроводів?

  5. Яке призначення систем гарячого водопостачання?

  6. Як поділяють системи гарячого водопостачання залежно від призначен­ня?

  7. Як поділяють системи гарячого водопостачання залежно від місця приготування гарячої води?

9. Як працюють місцеві системи гарячого водопостачання?
10. Як працюють централізовані системи гарячого водопостачання?

11. Як нагрівається вода в закритих системах централізованого гарячого во­допостачання?

  1. Як нагрівається вода у відкритих системах централізованого гарячого во­допостачання?

  2. Яке призначення циркуляційних трубопроводів у системах гарячого во­допостачання?

  3. Яке призначення протипожежних водопроводів?

  4. Опишіть принцип роботи напівавтоматичних дренчерних систем.

  5. Опишіть принцип роботи спринклерних систем будинку.

  6. Опишіть принцип роботи спринклерів.

  7. Опишіть принцип роботи дренчерів.

  8. Яке призначення внутрішньої каналізації?

  9. Які розрізняють системи внутрішньої каналізації за способом збору та видалення забруднень?

21. Які розрізняють системи внутрішньої каналізації за характеристикою сті­чних вод?

22. Які розрізняють системи внутрішньої каналізації за сферою обслугову­вання?

23. З яких основних елементів складається система внутрішньої каналізації?

24. Назвіть основні положення з експлуатації систем водопостачання.

25. Які основні завдання експлуатаційних організацій з експлуатації систем водопостачання?

  1. Назвіть основні положення з експлуатації систем водовідведення.

  2. Які ознаки порушень роботи каналізації?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води. - К.: Вища школа, 2005. - б71 с.

  2. Найманов А.Я., Никиша С.Б. и др. Водоснабжение. - Донецк: Норд-

Пресс, 2004. - б49 с.

3.Кравченко В.С. Водопостачання та каналізація. - К.:Кондор, 2003. - 288с.

  1. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 200б. - 704 с.

  2. Курганов А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водос­набжения. - М.-С.Пб.: Изд-во «АСВ», СПбГАСУ, 1998. - 24б с.

  3. Тугай А.М., Орлов В.О. Водопостачання. - Рівне: РДТУ, 2001. - 429 с.

  4. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения. - М.:Стройиздат, 1987. - 33б с.

  5. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982. - 440 с.

  6. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. - К.: Вища школа, 198б. - 352 с.

10.Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. - М.: Изд-во МГУ, 199б. -б80с.

  1. Ковальчук В.А. Очистка стічних вод. - Рівне: ВАТ «Рівненська друкар­ня», 2003. - б22 с.

  2. Николадзе Г.И. Коммунальное водоснабжение и канализация. - М.: Стройиздат, 1983. - 423 с.

  3. Варфоломеев Ю.М., Орлов В.А. Санитарно-техническое оборудование

зданий. - М.: ИНФРА-М, 2005. - 249 с.

  1. Дроздов В.Ф. Санитарно-технические устройства зданий. - М.: Стройиз-дат, 1980. - 184 с.

  2. Сергеев Ю.С. и др. Санитарно-техническое оборудование зданий. При­меры расчета. - К.: Вища школа, 1991. - 20б с.

  3. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль ка­чества. - М.: 1984. - 7 с.

  4. ДСаНПіН №13б/1940-97. Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання. - К.: МОЗ, 1997. - 1бс.

  5. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 198б. - 13б с.

  6. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 198б. - 72 с.

  7. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М.: Стройиздат, 198б. - 5б с.

Страницы: следующая →

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 21 Смотреть все


Скачать работу

Похожие работы:

Загрузка...